La biodiversité

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(Temps suggéré : 32 heures)
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La biodiversité
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Biologie 2 231
La biodiversité
La biodiversité
Introduction
On dénombre aujourd’hui des millions d’êtres vivants et on ne cesse d’en
découvrir de nouveaux. Selon les scientifiques, le nombre total d’espèces
qui existent actuellement s’élèverait à entre dix et trente millions. Une
variété aussi importante nécessite une structure d’organisation
taxonomique permettant aux scientifiques et aux élèves d’étudier les
types et les caractéristiques de ces êtres vivants. Dans ce module
d’apprentissage les élèves feront l’étude du système de classification de
Linné.
Les organismes présentent une grande diversité tout en conservant un
certain nombre de caractéristiques communes. Les élèves prendront
connaissance d’une gamme d’ organismes à l’intérieur d’un relevé logique
des catégories taxonomiques des êtres vivants. Ils étudieront l’anatomie,
la physiologie et le cycle de vie des organismes représentatifs des
principales catégories.
Résultats
d’ apprentissage
généraux
La réalisation des résultats d’apprentissage généraux qui suivent devra
être le but ultime de toutes les activités d’apprentissage suggérées dans
ce module ou choisies par l’enseignant.
C L’élève doit pouvoir démontrer une compréhension de la nature des
sciences et de la technologie et manifester des attitudes
responsables et des habiletés scientifiques dans des contextes liés à la
biologie.
C L’élève doit pouvoir démontrer une compréhension de la nature des
interactions entre les sciences et la technologie et manifester des
attitudes responsables et des habiletés scientifiques dans des
contextes liés à la biologie.
C L’élève doit pouvoir démontrer une compréhension des contextes
social, économique, politique et environnemental des sciences
et de la technologie et manifester des attitudes responsables et des
habiletés scientifiques dans des contextes liés à la biologie.
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La biodiversité
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La biodiversité
Résultats d’ apprentissage spécifiques
STSE
Habiletés
Nature des sciences et de la
technologie
Réalisation et enregistrement des
données
213-5 compiler et organiser des
données selon des formats ou des
traitements appropriés afin de
faciliter l’interprétation des données
213-6 mener des recherches à la
bibliothèque ou à l’aide d’outils
électroniques afin de recueillir des
renseignements sur un sujet donné
Analyse et interprétation des
données
214-1 décrire et utiliser une
nomenclature et des systèmes de
classification scientifiques
214-2 repérer les limites d’un
système de classification donné, et
identifier d’autres méthodes de
classification qui tiennent compte
des anomalies
214-3 compiler et afficher des
données et des renseignements,
manuellement ou par ordinateur,
sous divers formats, y compris des
diagrammes, des organigrammes,
des tableaux, des graphiques et des
diagrammes de dispersion
214-17 identifier de nouvelles
questions ou de nouveaux
problèmes découlant de ce qui a été
appris
115-7 expliquer comment des
connaissances scientifiques
évoluent à la lumière de nouvelles
données et alors que des lois et
des théories sont subséquemment
restreintes. révisées ou remplacées
Interactions entre les sciences
et la tehcnologie
116-2 analyser et décrire des
exemples où la compréhension
scientifique a été améliorée ou
révisée dû à l’invention d’une
technologie
Contexte social et
environnemental des sciences
et de la technologie
118-6 articuler des arguments afin
d’appuyer une décision ou un
jugement, en faisant appel à des
données et des exemples et en
reconnaissant diverses
perspectives
Connaissances
316-5 utiliser des organismes
provenant d’un écosystème local
ou régional pour démontrer une
compréhension des principes
fondamentaux de la taxonomie
316-6 décrire l’anatomie et la
physiologie d’organismes
représentatifs de chaque règne, y
compris un virus représentatif
313-1 analyser et expliquer le cycle
de vie d’un organisme
représentatif de chaque règne, y
compris un virus représentatif
Communication et travail
d’équipe
215-6 travailler en collaboration avec
des membres d’une équipe pour
élaborer et réaliser un plan et traiter
des problèmes au fur et à mesure
qu’ils surviennent
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La biodiversité
La classification des êtres vivants
Résultats d’ apprentissage
spécifiques
Élaborations - Pistes d’ apprentissage et
d’ enseignement
L’élève doit pouvoir...
C expliquer comment des connaissances
scientifiques évoluent à la lumière de
nouvelles données et alors que des lois
et des théories sont subséquemment
restreintes, révisées ou remplacées
(115-7)
-
-
établir une liste de caractéristiques qui
distinguent les êtres vivants des êtres
inanimés (cellules, biogenèse, croissance
et dé veloppement, m étabolism e, besoin
d’eau, production de composés
organiques, reproduction avec
transmission des caractères héréditaires
et adaptations)
expliquer comment les systèmes de
classification scientifique sont apparus
et ont évolué
C compiler et orgnaniser des données
afin de faciliter l’interprétation des
données (213-5)
C compiler et afficher des données et des
renseignements, sous divers formats
(214-3)
C travailler en collaboration avec des
membres d’une équipe pour élaborer et
réaliser un plan et traiter des problèmes
au fur et à mesure qu’ils
surviennent(215-6)
L’enseignant pourrait avoir recours à la stratégie du
remue-méninges et de l’échange dirigé pour aider les élèves à
établir la liste des caractéristiques (cellules, biogenèse et ainsi de
suite). Une fois la liste établie, les élèves pourraient classer les êtres
vivants et inanimés selon ces catégories. Par exemple, les êtres
vivants ont des cellules alors que les êtres inanimés n’en ont pas;
les êtres vivants ont besoin d’eau, les êtres inanimés n’en ont pas
besoin; etc.
Les élèves pourraient effectuer des recherches à la bibliothèque
ainsi que des recherches électroniques sur certaines des nouvelles
techniques utilisées dans la classification des organismes et les
comparer aux méthodes utilisées par les scientifiques d’autrefois
comme Aristote et Linné.
Les résultats d’apprentissage 213-5, 214-1, 214-3, 214-17, 215-6,
et en partie 316-5, pourront être réalisés avec l’activité de
laboratoire : Une clé dichotomique.
L’utilisation d’une clef de classification biologique pour identifier
les organismes (p. ex. , microorganismes, plantes, insectes) permet
au élèves de mieux comprendre la complexité de la taxonomie. Il
existe des jeux de lames pour permettre aux élèves d’utiliser une
clef biologique. En outre, on peut trouver sur le marché d’autres
exemples de clefs. Les élèves peuvent concevoir leur propre clef
qui pourrait être utilisée par d’autres élèves de la classe afin
d’identifier des articles ou des organismes particuliers.
Il importe de reconnaître ici qu’en plus de ces catégories, il existe
des sous-catégories (superclasse, sous-ordre), ce qui vient ajouter
des degrés additionnels de complexité à ce système.
C décrire et utiliser une nomenclature et
des systèmes de classification en
biologie(214-1)
- énumérer et décrire les sept principales
catégories du système de classification
de L inné (règne, em branc hem ent,
classe, ordre, famille, genre, espèce)
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Biologie 2 231
La biodiversité
Pistes d’ évaluation
Ressources
Activités de laboratoire
Les élèves pourraient visiter un écosystème local et observer ses
organismes. Ils pourraient élaborer leur propre système de classification
pour les organismes qu’ils observent et justifier leur système
d’organisation biologique (214-1, 214-2, 316-5).
B io lo g ie 11
Manuel de l’élève
Guide d’enseignement
Papier et crayon
À l’aide des feuilles d’«animalicules» (organismes imaginaires,
p. ex. bonbons, écrous et boulons, etc.) fournies, les élèves pourraient
préparer une clef de classification biologique efficace qui pourrait être
utilisée pour identifier cinq de ces créatures imaginaires.
Par la suite, ils pourraient utiliser les organismes modèles fournis par
l’enseignant et élaborer une simple clef de classification pour leur
identification. Après avoir terminé, ils pourraient échanger cette clef avec
celle d’un compagnon et l’utiliser afin d’identifier l’un des organismes et
discuter avec celui-ci des points forts et des faiblesses du travail de l’autre.
Ils pourraient expliquer leur système. (115-7, 214-2, 316-5)
Présentation
Les élèves pourraient choisir l’un des organismes qu’ils ont observés et
étudier sa classification à l’aide du système de Linné. Ils pourraient ensuite
préparer un exposé visuel à l’intention des autres membres de la classe.
Les enseignants devraient veiller à inclure une gamme variée d’organismes
afin que les élèves puissent choisir des organismes différents.
(214-1, 316-5)
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La biodiversité
La classification des êtres vivants
Résultats d’ apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir...
C décrire et appliquer les systèmes de
classification et les nomenclatures
utilisés dans les sciences biologiques
(214-1) suite
-
C
C
expliquer les avantages d’une
nom enclature binom iale
montrer comment utiliser une clef
taxonomique pour classer et
identifier un organisme
utiliser les organismes trouvés dans
un écosystème local ou régional
pour démontrer une compréhension
des principes fondamentaux de la
taxonomie (316-5)
expliquer comment les connaissances
scientifiques évoluent à mesure que
de nouvelles données sont mises à
jour et que les lois et les théories sont
mises à l’épreuve puis modifiées,
révisées ou remplacées (115-7)
C
analyser et décrire des exemples de
cas où les connaissances scientifiques
ont été enrichies ou révisées par suite
de l’avènement d’une technologie
(116-2)
C
articuler des arguments afin
d’appuyer une décision ou un
jugement, en faisant appel à des
données et des exemples et en
reconnaissant diverses perspectives
(118-6)
C
repérer les limites d’un système de
classification biologique et identifier
d’autres méthodes de classification
qui tiennent compte des anomalies
(214-2)
-
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Élaborations - Pistes d’ apprentissage et
d’ enseignement
La nomenclature binomiale est une façon normalisée et reconnue
pour nommer les organismes. En outre, des organismes semblables
ont des noms semblables. Par exemple, Canis lupus (loup) est
semblable à Canis latrans (coyote). Le premier terme représente le
genre tandis que le second est l’épithète spécifique (un adjectif utilisé
pour décrire le genre).
Les élèves peuvent choisir un organisme local et faire des recherches
sur sa classification. Celle-ci peut ensuite être partagée avec le reste
de la classe sous forme visuelle (p. ex. affiche, acétate, ordinateur).
Le volet STSE obligatoire de cette unité englobe une vaste gamme
de résultats d’apprentissage du cours Biologie 2231. Plus
précisément, les résultats d’apprentissage spécifiques (en tout ou en
partie) 115-7, 116-2, 118-6, 214-17 et 316-5. Le volet STSE,
Classification par l’application de technologies modernes, figure à l’Annexe B.
On doit s’attendre à ce que les élèves possèdent seulement des
connaissances de base du processus d’amplification du DNA. On ne
doit pas s’attendre à ce que les élèves connaissent tous les étapes du
processus telles que démontrées dans la figure 2 du module STSE.
L’usage de noms communs ou locaux pour une espèce peut être une
source de confusion. Par exemple, le fruit de Capsicum frutescens est
appelé poivron, piment doux ou piment vert selon l’endroit où vous
habitez.
examiner les noms communs de
certaines espèces d’organismes et
mon trer les incohérences et les
problèmes linguistiques inhérents à
cette méthode d’identification
Biologie 2 231
La biodiversité
Pistes d’ évaluation
Ressources
Présentation
Les élèves pourraient présenter au reste de la classe les résultats de leur
recherche sur les techniques de classification modernes. Pour ce faire, ils
pourraient utiliser la formule de l’exposé oral, des affiches ou d’une
présentation sur ordinateur. Cet exercice pourrait être utilisé
avantageusement comme activité d’enrichissement. (115-7, 116-2, 213-6)
An n e xe B
STSE
« Classification par l’application de
technologies modernes »
Crayon et papier
Les élèves pourraient écrire un bref compte rendu de recherche sur la
contribution de Linné à la classification des êtres vivants. (116-2)
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B io lo g ie 11
Manuel de l’élève
Guide d’enseignement
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La biodiversité
La classification des êtres vivants
Résultats d’ apprentissage
spécifiques
Élaborations - Pistes d’ apprentissage et
d’ enseignement
L’élève doit pouvoir...
C repérer les limites d’un système de
classification biologique et identifier
d’autres méthodes de classification
qui tiennent compte des anomalies
(214-2) Suite
expliquer pou rquoi un virus est
Il est important pour les élèves de comprendre que, même s’il est
considéré comme vivant, un virus est dépourvu d’un grand nombre
des caractéristiques des êtres vivants.
difficilement classable à l’aide des
systèm es de classification existants
C
indiquer toute nouvelle question ou
problème soulevé par ce que vous
avez appris (214-17)
reconnaître les difficultés
inhérentes à la classification de
certains organismes en groupes
distincts et indiquer les limites du
système à cinq règnes qui ont été à
l’origine de l’ajout d’un sixième
règne
C
utiliser les ouvrages de la
bibliothèque et les outils de
recherche électronique pour
recueillir de l’information sur les
techniques modernes utilisées dans
le processus de classification (213-6)
-
C
58
On pourrait présenter ici des exemples de difficultés liées à la
classification des organismes et à la façon dont les décisions ont été
prises (Limulus-limule ou crabe des Moluques, membres du règne
des protistes). L’enseignant peut utiliser ces exemples pour rappeler
aux élèves qu’aucune classification n’est définitive et que l’un des
avantages du système de Linné est sa souplesse. Récemment, le
système de Linné a été modifié après la découverte de nouvelles
connaissances sur les bactéries. La souplesse de la classification de
Linné a été mise en évidence lorsqu’on est passé d’un système
comptant cinq règnes à un système qui en compte six.
L’information recueillie sur les techniques modernes de classification
pourrait être présentée à la classe.
Grâce à des techniques modernes, on a découvert que des
organismes que l’on croyait autrefois étroitement apparentés ne
l’étaient pas et vice versa. Par exemple, les échinodermes (étoiles de
mer) sont plus étroitement apparentés à l’embranchement des
cordés qu’à tout autre invertébré.
expliquer comment les organismes
sont classés au moyen de :
i) la datation isotopique
ii) l’information biochimique
(ADN /com paraison des
protéines)
iii) l’inform ation structurale
iv) l’embryologie comparative
v) la structure cellulaire
vi) leur comportement
expliquer comment les systèmes de
classification se sont améliorés avec
l’avènement des techniques
modernes (116-2)
Biologie 2 231
La biodiversité
Pistes d’ évaluation
Ressources
Présentation
Les enseignants devraient veiller à ce qu’une bonne variété d’organismes
soient choisis par les élèves.
B io lo g ie 11
Manuel de l’élève
Guide d’enseignement
Les élèves pourraient préparer un exposé sur l’un des principaux
embranchements ou l’une des grandes classes à l’intérieur du règne animal
en utilisant les ressources disponibles à la bibliothèque et des outils de
recherche électronique.(316-6, 214-17)
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La biodiversité
Diversité chez les êtres vivants
Résultats
d’ apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir...
C décrire l’anatomie et la
physiologie d’un organisme
représentatif de chaque règne,
y compris un virus
représentatif (316-6)
- relever les caractéristiques
-
-
générales (type de cellules,
nutrition, forme,
reproduction, locomotion)
qui distinguent les membres
des six règnes reconnus
(eubactéries, archéob actéries,
protistes, mycètes, plantes,
animaux) des autres
donner des exemples de
membres de chacun de ces
règnes
décrire les différences qui
existent entre les principaux
groupes de plantes
(bryophytes, fougères,
gymnospermes et
angiosperm es)
Élaborations - Pistes d’ apprentissage et
d’ enseignement
Les élèves devraient comprendre que les six règnes reconnus d’organismes
vivants représentent une diversité d’organismes affichant une très grande
variété du point de vue de leur forme et de leur fonction.
Note à l’intention de l’enseignant : Cette section doit fournir aux élèves un bref aperçu
de la biodiversité. À des fins d’uniformité et de clarté, l’annexe A fournit aux
enseignants des tableaux qui illustrent le contenu et la profondeur du traitement. Ceux-ci
n’ont pas pour objet de restreindre la matière couverte mais représentent plutôt un niveau
de détail minimum.
Il faut tenter d’utiliser des organismes qui sont faciles à obtenir ou
indigènes dans la région. Les enseignants pourraient envisager d’utiliser les
organismes suivants qui peuvent aider à mettre en lumière certaines des
caractéristiques de chaque règne : Lactobacillus dans le yogourt, organismes
présents dans l’eau des étangs, levures, champignons, mousses, fleurs,
sauterelles, vers de terre, étoiles de mer, perches, grenouilles et porcs. Il
existe diverses techniques dont les montages humides, les lames préparées,
les trousses de classification, les modèles, les échantillons, les dissections
et les simulations sur ordinateur qui peuvent fournir aux élèves une
expérience pratique pour renforcer l’apprentissage. Il existe également des
affiches commerciales qui présentent l’anatomie, la physiologie et le cycle
de vie de nombreux organismes.
Voir annexe A Tableau No1 : Les règnes.
Il est impossible d’inclure un tableau récapitulatif complet de
l’embranchement des plantes; à cet égard, pour les plantes, l’accent devrait
être mis sur la comparaison des plantes vasculaires et avasculaires. Voir
annexe A Tableau No2 : Les plantes.
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Biologie 2 231
La biodiversité
Pistes d’évaluation
Présentation
Avec l’aide de l’enseignant les élèves pourraient choisir un membre de l’un
des groupes d’organismes abordés. Ils peuvent choisir un virus et faire des
recherches à la bibliothèque ou à l’aide des outils électroniques sur
l’anatomie, la physiologie et le cycle de vie de cet organisme et présenter
l’information au reste de la classe sous forme de modèle ou d’affiche et
d’un bref exposé oral. Ils devraient inclure toute information nouvelle ou
étonnante qu’ils pourraient recueillir et indiquer où l’on peut trouver cet
organisme. (313-1, 316-6)
Biologie 2 231
Ressources
An n e xe A
Tableau no 1 : « Les règnes »,
Tableau no 2 : « Les plantes »,
B io lo g ie 11
Manuel de l’élève
Guide d’enseignement
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La biodiversité
Diversité chez les êtres vivants
Résultats d’ apprentissage
spécifiques
Élaborations - Pistes d’ apprentissage et
d’ enseignement
L’élève doit pouvoir...
Pour expliquer la diversité des angiospermes, la discussion devrait
porter, entre autres, sur ces facteurs principaux : 1) la contribution des
animaux et du vent à la pollinisation; 2) la présence dans les plantes de
structures destinées à attirer certains pollinisateurs animaux pour qui
les plantes sont une source de nourriture; 3) la façon dont les graines
sont protégées; 4) la fonction des fruits dans la dispersion des graines,
et 5) la présence de tissus spécialisés chez les plantes pour les aider à
survivre à la chaleur, au froid et à la sécheresse.
C décrire l’anatomie et la physiologie
d’un organisme représentatif de
chaque règne, y compris un virus
représentatif (316-6) suite
-
expliquer pourquoi les
angiospe rmes co nstituent le
grou pe d e plantes le plus varié
-
décrire les différences qui
existent entre l’embranchement
des inv ertébrés (sym étrie, cavité
corporelle, reproduction,
digestion)
!
expliquer pourquoi les
arthropodes sont
l’embranchement d’animaux qui
a connu le plus de succès
-
décrire les différences qui
existent entre les classes des
vertéb rés (sym étrie, cavité
corporelle, circulation,
respiration, reproduction,
endosquelette)
C analyser et expliquer le cycle de
vie d’un organisme de chaque
règne, y compris un virus
représentatif (313-1)
-
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le cycle de vie des organismes
suivants :
i) Eubactéries/arch éobactéries« E. coli »
ii) Protiste - « Plasmodium »
iii) Cham pignon - « Rhizopu s »
iv) Plante - « Fougère »
v) Virus - « T4 »
vi) Animal - «Grenouille »
Voir annexe A Tableau No3 : Les invertébrés.
Au cours de la discussion sur la diversité des arthropodes, on pourrait
faire référence aux insectes qui, du point de vue biologique,
représentent la classe d’arthropodes qui a connu le plus de succès. Il
importe de noter la variété des caractéristiques qui ont contribué au
succès des insectes, dont les adaptations pour s’alimenter, se
reproduire et se déplacer. La petite taille, le cycle de vie court, le
comportement social et des adaptations de l’apparence sont également
des caractéristiques mentionnées.
Voir annexe A Tableau No 4 : Les vertébrés.
Les exemples fournis ne sont pas nécessairement représentatifs de tous
les membres de chaque règne. En fait, les élèves devraient maintenant
se rendre compte de la difficulté de choisir un organisme représentatif
de chaque règne.
Étant donné que les eubactéries et les archéobactéries ont des cycles
de vie très semblables, il n’y a pas lieu d’étudier les deux. E. coli est un
exemple d’eubactérie qui est aussi représentative des archéobactéries.
Le rétrovirus (VIH) a un cycle de vie plus complexe; les élèves
estimeront peut-être qu’il est plus oportun d’étudier celui-ci. Les
enseignants peuvent enrichir la matière en abordant ce virus.
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La biodiversité
Pistes d’ évaluation
Les élèves pourraient observer les organismes fournis comme
représentants des membres de chaque règne. Ils doivent veiller à bien
suivre les instructions pour l’usage de la trousse de classification, des
échantillons vivants ou conservés, des dissections, des simulations sur
ordinateur ou de la microscopie avec des montages humides ou des lames
préparées. (316-6, 313-1)
Ressources
An n e xe A
Tableau No 3 : «Les invertébrés »
Tableau No 4 : « Les vertébrés »
B io lo g ie 11
Manuel de l’élève
Guide d’enseignement
L’évaluation peut être réalisée sous forme d’exercice en laboratoire dans lequel les élèves
devraient remplir des diagrammes appropriés ou répondre à des questions.
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La biodiversité
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