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Jean-Pierre Geslin, professeur à l’IUFM de Livry-Gargan. 1 PE1 : Préparation au concours… « Règnes animal et végétal et grandes lignes de leurs classifications ». Environ 1500 000 espèces animales, 300 000 espèces végétales et 100 000 espèces de champignons sont connues. On soupçonne que les espèces vivant actuellement, mais qui n'ont pas encore été décrites, sont au moins aussi nombreuses. Le nombre d'espèces qui ont vécu sur la terre mais qui ont maintenant disparu est fort probablement beaucoup plus grand que celui des espèces actuelles. Systématique : « La systématique est la branche de la biologie qui traite de la classification et du nom scientifique des organismes . Le principe central de cette discipline est de regrouper les espèces qui partagent certaines similitudes anatomiques ou de développement et qui proviennent d'une même lignée évolutive ». Taxonomie (ou taxinomie) « Une des tâches des taxonomistes est de décrire et nommer chaque espèce. Depuis Linné, on nomme les espèces en utilisant la nomenclature binomiale (genre et espèce). Chaque espèce a un nom latin, formé de deux mots. Le premier mot est le genre (généralement un nom), et le second l'espèce (généralement un adjectif qualificatif). Par exemple, le nom scientifique du ver de terre est Lumbricus terrestris (le lombric terrestre) ». On écrit " sp" quand l’espèce n’est pas identifiée. Exemple Lumbricus sp. La loi de priorité stipule que lorsqu'une espèce a reçu plusieurs dénominations successives, c'est celle donnée par son premier descripteur qui doit être retenue. Classification « Les espèces sont regroupées de façon hiérarchique en genre, les genres en famille, les familles en ordre, le s ordres en classe, les classes en embranchement, et les embranchements en règne ». On distingue le règne animal, le règne végétal et le règne des champignons (placés autrefois dans le règne végétal). Par exemple, la classification de l'espèce humaine est la suivante : Règne : Animal Embranchement : Chordés (qui inclut les vertébrés et quelques autres petits groupes) Classe : Mammifères / Ordre : Primates Famille : Hominidés / Genre : Homo / Espèce : sapiens Les passages entre-guillemets sont extraits de http://simulium.bio.uottawa.ca/bio2525/Notes/Classification.htm Un clade est un groupe correspondant à un ancêtre et toutes ses espèces descendantes. Parmi les êtres vivants, on distingue d’abord les procaryotes ou monères (êtres unicellulaires ne possédant pas de véritable noyau, ni d'organites dans son cytoplasme) et les eucaryotes (êtres unicellulaires ou pluricellulaires dont les cellules sont organisées en noyau renfermant les informations génétiques, cytoplasme contenant des organites comme les mitochondries et membrane cytoplasmique). Le groupe des procaryotes renferme les bactéries. Comme eucaryotes, on peut citer tous les champignons, toutes les plantes et tous les animaux. Le groupe des « protistes » (plus de 30 000 espèces) rassemble toutes les espèces vivantes unicellulaires à noyau distinct = tous les êtres unicellulaires eucaryotes. On les sépare en « protophytes » (espèces chlorophylliennes d'affinités végétales) et en « protozoaires » (amibe, paramécie... sans chlorophylle et d'affinités animales.) Le terme « groupe » désigne soit un règne, soit un embranchement, soit une classe soit un ordre soit une famille soit un genre.

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Jean-Pierre Geslin, professeur à l’IUFM de Livry-Gargan. 1

PE1 : Préparation au concours…

« Règnes animal et végétal et grandes lignes de leurs classifications ».

Environ 1500 000 espèces animales, 300 000 espèces végétales et 100 000 espèces de champignons sont connues. On soupçonne que les espèces vivant actuellement, mais qui n'ont

pas encore été décrites, sont au moins aussi nombreuses. Le nombre d'espèces qui ont vécu sur la terre mais qui ont maintenant disparu est fort

probablement beaucoup plus grand que celui des espèces actuelles.

Systématique : « La systématique est la branche de la biologie qui traite de la classification et du nom scientifique des organismes. Le principe central de cette discipline est de regrouper les espèces qui partagent certaines similitudes anatomiques ou de développement et qui proviennent d'une même lignée évolutive ». Taxonomie (ou taxinomie) « Une des tâches des taxonomistes est de décrire et nommer chaque espèce. Depuis Linné, on nomme les espèces en utilisant la nomenclature binomiale (genre et espèce). Chaque espèce a un nom latin, formé de deux mots. Le premier mot est le genre (généralement un nom), et le second l'espèce (généralement un adjectif qualificatif). Par exemple, le nom scientifique du ver de terre est Lumbricus terrestris (le lombric terrestre) ». On écrit "sp" quand l’espèce n’est pas identifiée. Exemple Lumbricus sp. La loi de priorité stipule que lorsqu'une espèce a reçu plusieurs dénominations successives, c'est celle donnée par son premier descripteur qui doit être retenue. Classification « Les espèces sont regroupées de façon hiérarchique en genre, les genres en famille, les familles en ordre, le s ordres en classe, les classes en embranchement, et les embranchements en règne ». On distingue le règne animal, le règne végétal et le règne des champignons (placés autrefois dans le règne végétal). Par exemple, la classification de l'espèce humaine est la suivante :

Règne : Animal Embranchement : Chordés (qui inclut les vertébrés et quelques autres petits groupes) Classe : Mammifères / Ordre : Primates Famille : Hominidés / Genre : Homo / Espèce : sapiens

Les passages entre-guillemets sont extraits de http://simulium.bio.uottawa.ca/bio2525/Notes/Classification.htm

Un clade est un groupe correspondant à un ancêtre et toutes ses espèces descendantes.

Parmi les êtres vivants, on distingue d’abord les procaryotes ou monères (êtres unicellulaires ne possédant pas de véritable noyau, ni d'organites dans son cytoplasme) et les eucaryotes (êtres unicellulaires ou pluricellulaires dont les cellules sont organisées en noyau renfermant les informations génétiques, cytoplasme contenant des organites comme les mitochondries et membrane cytoplasmique). Le groupe des procaryotes renferme les bactéries. Comme eucaryotes, on peut citer tous les champignons, toutes les plantes et tous les animaux. Le groupe des « protistes » (plus de 30 000 espèces) rassemble toutes les espèces vivantes unicellulaires à noyau distinct = tous les êtres unicellulaires eucaryotes. On les sépare en « protophytes » (espèces chlorophylliennes d'affinités végétales) et en « protozoaires » (amibe, paramécie... sans chlorophylle et d'affinités animales.)

Le terme « groupe » désigne soit un règne,

soit un embranchement, soit une classe soit un ordre soit une famille

soit un genre.

Jean-Pierre Geslin, professeur à l’IUFM de Livry-Gargan. 2

Classification simplifiée des procaryotes :

Bactéries

Les bactéries sont des cellules procaryotes ne possédant pas un noyau typique mais toutefois pourvues d’un appareil nucléaire (représenté essentiellement par un chromosome),

de cytoplasme et d’une membrane cytoplasmique. « La membrane plasmique est entourée d'une paroi pectocellulosique, perméable mais néanmoins très rigide … Certaines bactéries possèdent une seconde biomembrane qui entoure la paroi. Cette membrane permet de distinguer les bactéries Gram - (du nom du biologiste qui a mis le test au point) qui la possède des Gram + qui ne l'ont pas. Cette biomembrane est constituée comme la membrane plasmique d'une bicouche lipidique, mais les acides gras et les protéines constitutives en sont très différentes ». Pendant longtemps, procaryote a été synonyme de bactérie, jusqu'à la découverte en 1990 d'un type cellulaire nouveau, de toute évidence procaryote, mais qui ne sont pas des bactéries. Les bactéries ont donc été renommées eubactéries (vraies bactéries) et ce nouveau type cellulaire archéobactéries. Ces dernières partagent avec les eubactéries la possession d'un chromo-some circulaire unique… »… La membrane des archéobactéries « est constituée de lipides (= graisses) retrouvés nulle part ailleurs dans le monde vivant. La principale caractéristique des archeobactéries, à l'origine de leur popularité, est leur capacité à survivre dans les milieux extrêmes : eaux très acides (pH < 1) ou très salées (mer morte) ou très chaudes (> 120°C) ou très froides (< 0°C), bien que la plupart d'entre elles vivent dans un milieu plus clément ». Les archéobactéries sont considérées comme étant à l’origine des eubactéries d’une part et des eucaryotes d’autre part.

Les textes entre guillemets et le schéma sont extraits de http://webiologie.free.fr/cellules/domaines/morphologie.html (Laurent Delepine)

Cyano-bactéries

Les espèces que l’on réunissait auparavant dans le groupe des cyanophycées ou « algues bleues » sont en fait des procaryotes du groupe des cyanobactéries . Leur couleur est par ailleurs très variable : bleu, rouge, vert-noirâtre…

Actino-mycètes

Les actinomycètes sont un groupe de « procaryotes » comme les bactéries ou les cyanophycées. Ils n’appartiennent pas aux champignons car ils correspondent à des sortes d’amibes capables de phagocyter des proies même s’ils produisent des spores à un moment de leur cycle.

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Classification simplifiée du monde animal :

Les zoologistes distinguent les animaux unicellulaires (ou protozoaires formés d’une seule cellule) et les animaux pluricellulaires (ou métazoaires formés de nombreuses cellules). Les animaux multicellulaires sont séparés en 32 embranchements. Chaque embranchement est caractérisé par une architecture particulière et une série de propriétés biologiques qui le distingue de tous les autres. Tous les animaux qui sont dépourvus d'os ou de cartilage et n'ont pas de colonne vertébrale sont des INVERTEBRES. Tous ceux qui possèdent un squelette interne formé d'os ou de cartilages et dont la pièce principale de ce squelette est la colonne vertébrale sont les VERTEBRES.

Utiliser une classification, c'est jouer à un jeu de piste. A partir d'une case départ, plusieurs propositions de caractères ou d'ensemble de caractères sont faites. Il suffit donc de choisir celle qui convient à l'organisme à déterminer. A chaque nouvelle case, d'autres propositions sont faites et ainsi de suite..., le but étant de ranger l'organisme dans un ensemble. Voici selon quels critères les scientifiques classent les animaux (cette classification ne prend pas en compte les organismes constitués d'une seule cellule).

Conception et réalisation du document ci-dessus : Nicolas Desroy IUFM de Bretagne.

Jean-Pierre Geslin, professeur à l’IUFM de Livry-Gargan. 4

Classification simplifiée du monde animal (suite) :

On connaît actuellement environ 6000 espèces de « vers plats » (Cf. douves et tænias), 90000 espèces de Nématodes ou « vers ronds », 7500 espèces de « vers annelés », 50000 espèces de mollusques (l’informatisation a conduit à s’apercevoir que leur nombre était moindre qu’on ne le croyait), plus d’1 million d’espèces d’arthropodes, 6000 espèces d’échinodermes (oursins, étoiles de mer et concombres de mer) et un peu moins de 50000 espèces de vertébrés (dont plus de la moitié des représentants sont des poissons).

Les tétrapodes regroupent les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères. Les

poissons en sont exclus.

Conception et réalisation des 3 documents ci-dessus : Nicolas Desroy IUFM de Bretagne.

Jean-Pierre Geslin, professeur à l’IUFM de Livry-Gargan. 5

Classification animale (fin) :

Animaux formés d'une seule cellule : les PROTOZOAIRES Paramécie

Animaux formés de nombreuses cellules : les METAZOAIRES

Métazoaires simples : pas de vrais organes Cœlentérés et éponges (= spongiaires)

Hydre

* corps plat VERS PLATS Ténia * corps cylindrique non annelé VERS RONDS Ascaris Pas de

squelette "Les vers"

* corps annelé VERS annelés ou annélides Lombric

Squelette externe

* une coquille calcaire à 1 ou 2 valves * corps avec manteau

MOLLUSQUES Moule

Escargot Seiche

Squelette externe

* une armure chitineuse articulée * des appendices articulés

ARTICULES ou ARTHROPODES

Criquet Araignée

Mille-pattes

cloporte

Squelette interne

* plaques calcaire sous-épidermiques * corps à symétrie étoilée à 5 rayons

ECHINODERMES Etoile de mer

I N V E R T E B R E S

M E T A Z O A I R E S

Méta- zoaires

com- plexes :

de vrais organes

Squelette interne

* formé d'os et de cartilage, avec: *une colonne vertébrale *corps en 3 parties: tête, tronc avec 4 membres, queue

VERTEBRES

Sardine Grenouille couleuvre

Poule Chien

V E R T E B R E S

VERTEBRES

TEMPERATURE MEMBRES RESPIRATION PEAU REPRODUCTION CLASSES

Nageoires Branchiale (et rarement pulmonaire)

Ecailles dermiques

détachables Ovipares POISSONS

Branchiale puis pulmonaire et

cutanée Nue et

humide Ovipares avec

métamorphoses BATRACIENS

ou AMPHIBIENS

Variable

Ecailles

épidermiques Ovipares REPTILES

Des ailes Plumes Ovipares

(oeufs couvés) OISEAUX Constante

Membres terminés par des doigts

Pulmonaire

Poils Vivipares

(possèdent des mamelles)

MAMMIFERES

Tableaux modifiés d’après un travail effectué par Sayed Taleb, enseignant à l' E. P. de Grombalia

Jean-Pierre Geslin, professeur à l’IUFM de Livry-Gargan. 6

Classification végétale :

Les végétaux, en présence de lumière et grâce à leurs chlorophylles, sont autotrophes : ils peuvent fabriquer leur matière carbonée seulement à partir du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O) présents dans leur milieu rejetant un déchet : l’oxygène (O2).

Il existe un caractère chimique commun à tous les végétaux et absent chez les animaux, c'est la présence d'une même substance : la cellulose, dans les parois cellulaires.

Les algues • Les algues vertes (chlorophytes), • Les algues brunes, dorées et jaunes (chromophytes) • Les algues rouges (rhodophytes)

Les cryptogames : • cellulaires • vasculaires

• Embranchement des mousses (= Bryophytes) • Embranchement des fougères (= Ptéridophytes)

Les végétaux :

Les spermatophytes (embranchement)

• Classe des gymnospermes • Classe des angiospermes

Monocotylédones + Dicotylédones.

ALGUES : Presque toutes les algues sont des organismes pluricellulaires. Elles vivent dans l'eau ou dans les endroits humides. Leurs formes et leurs dimensions sont très variables. On dit que se sont des plantes à thalle car on ne peut distinguer ni racines, ni tiges, ni feuilles, ni vaisseaux pour conduire de la sève. Leur l'appareil végétatif est réduit à un « thalle » pourvues de chlorophylle. Les pigments sont à la base de la classification des algues. Ils captent l'énergie lumineuse et les transfèrent sur la chlorophylle. La différence de pigmentation s'explique par la différence de pénétration de la lumière dans l'eau de mer. Les 3 groupes principaux sont : * les "algues vertes" ou chlorophytes (spirogyre, ulve…). Ce sont elles qui ont donné naissance aux mousses, aux fougères et aux plantes à graines qui tous regroupées rassemblent 283500 espèces. * les "algues colorées" ou chromophytes qui regroupent les "algues brunes" ou phéophycées (fucus, laminaires), les "algues dorées" ou chrysophycées qui contiennent des pigments leur donnant une couleur dorée et les "algues jaunes" ou xanthophycées. 106500 espèces recensées. * les "algues rouges" ou rhodophytes en fait roses, rouges ou violettes avec 5500 espèces. Nous avons déjà signalé que les espèces que l’on réunit dans le groupe des cyanophycées ou « algues bleues » sont en fait des procaryotes du groupe des cyanobactéries. Le terme de thallophytes réunit les algues, les champignons et les lichens mais ces 2 derniers groupes constituent dans les nouvelles classifications le règne des Mycètes.

MOUSSES + FOUGERES + PLANTES à GRAINES = 270 000 espèces

MOUSSES (13 500 espèces) et végétaux voisins (9350 espèces) : L’embranchement des cryptogames (= à organes reproducteurs cachés) cellulaires ou cormophytes (un cormus est un axe, un rameau feuillé) cellulaires inclut les bryophytes ou mousses qui sont pourvues d’un appareil végétatif vivace simplement constitué de tiges, de feuilles et de poils crampons ou rhizoïdes, sans vaisseaux conducteurs, ni racines. Les Mousses sont considérés comme les premiers végétaux à s’être installés sur des terres émergées encore stériles. Les hépatiques sont des végétaux voisins des mousses que l’on range également dans les cryptogames cellulaires.

Jean-Pierre Geslin, professeur à l’IUFM de Livry-Gargan. 7

FOUGERES : L’embranchement des cryptogames (= à organes reproducteurs cachés) vasculaires ou ptéridophytes inclut les fougères et les prêles. Il est beaucoup moins développé actuellement qu’il l’a été par le passé. Le fossile de ptéridophyte le plus ancien a été découvert en Sibérie en 1953, dans des couches datant du cambrien (- 500 millions d'années). Les fougères possèdent une tige, des racines et des feuilles dans lesquelles des vaisseaux conduisent la sève. Elles produisent des spores. En germant, une spore don-ne un prothalle sur lequel se forme (après fécondation) une nouvelle fougère.

LES PLANTES A GRAINES : Les spermatophytes (du grec sperma = graine et phuton = plante) ou plantes à graines sont encore désignées sous le terme de « phanérogames » (du grec phaneros = visible et gamos = mariage car la reproduction fait appel à des organes bien visibles qui sont, selon les cas, des cônes ou des fleurs ). Les spermatophytes se caractérisent par la production de graines et par une fécondation faisant intervenir un tube issu du grain de pollen : le tube pollinique .

L’embranchement des spermatophytes comprend la classe des gymnospermes (= résineux = conifères) et la classe des angiospermes ou plantes à fleurs. Les gymnospermes ont des ovules nus portés par une feuille réduite à une écaille plane appelée « écaille ovulifère ». Les graines sont nues.

Les angiospermes ont leurs ovules

contenus dans une cavité close :

« l’ovaire » formé par la réunion de

feuilles en écaille : « les

carpelles ». Les graines sont

enfermées dans un fruit.

Les angiospermes comprennent la grande majorité

des plantes herbacées et des arbres. C'est le

groupe végétal le plus diversifié : on en connaît

environ 240 000 espèces.

Les angiospermes peuvent être divisées en 2

grands groupes : * les

monocotylédones * et les

dicotylédones.

Une fougère.

Structure d’une fleur d’angiosperme : - 2 ensembles de pièces stériles ou enveloppes florales formant le périanthe : * le calice constitué de sépales généralement chlorophylliens, destinés à protéger la fleur en bouton, * la corolle constituée de pétales généralement vivement colorés dont le rôle est d'attirer les animaux pollinisateurs qui sont pour la plupart des insectes. - 2 ensembles de pièces fertiles directement impliquées dans les phénomènes de reproduction : * l'androcée constitué d’étamines. Chaque étamine comprend un filet et une anthère constituée généralement de 4 sacs polliniques… * le gynécée ou pistil au centre de la fleur... Le pistil est formé de carpelles, libres ou soudés entre eux. Chaque carpelle est composé d'un ovaire , partie renflée et creuse contenant les ovules, et d'un style , prolongement de l'ovaire qui s’épanouit à sa partie terminale en un stigmate destiné à capter les grains de pollen véhiculés par le vent ou les insectes.

Illustration F. Gantet modifiée. http://ww2.creaweb.fr/bv/angio3.html

Jean-Pierre Geslin, professeur à l’IUFM de Livry-Gargan. 8

Les monocotylédones se caractérisent notamment par la présence d'un seul cotylédon (= 1ère feuille gorgée de réserves) dans l'embryon de la graine et des nervures des feuilles parallèles, alors que les dicotylédones possèdent deux cotylédons (à rôle identique) et les nervures des feuilles en réseau. Monocotylédones (lis, tulipe, asperge, muguet, jonc, laîche, herbes, iris, orchidées, palmier, notamment) et Dicotylédones : les autres plantes à fleurs et en particulier la plupart des arbres feuillus. Parmi les dicotylédones, citons : * Les crucifères (du latin crux, crucis, croix) : fleurs à 4 pétales disposés en croix : moutarde, cresson, radis, julienne, chou), * Les papilionacées (haricot, le pois, la lentille, la luzerne, le trèfle, l'arachide, robinier, fève) sont également appelées légumineuses. * Les rosacées (cerisier, pêcher, poirier, pommier, prunier, rosier, ronce, fraisier). Beaucoup sont des arbres fruitiers cultivés dans les vergers. * Les ombellifères (carotte, aneth, persil, céleri, coriandre, cerfeuil, ciguë). Une ombelle est une inflorescence (ensemble de fleurs) dans laquelle les pédoncules floraux partent tous d'un même point pour s'élever au même niveau, comme les rayons d'un parasol.

Une ombellifère (ici du carvi). Une crucifère : l’arabette.

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Classification des mycètes :

Les mycètes : Les mycètes sont des eucaryotes pluricellulaires regroupant les champignons et lichens (= association à bénéfices réciproques d'un champignon et d'une algue ).

LES CHAMPIGNONS (100 000 espèces) sont des organismes eucaryotes (leurs cellules comportent de véritables noyaux). Les champignons sont dépourvus de chloroplastes et de chlorophylle. Ce sont donc, comme les animaux, des organismes hétérotrophes qui dépendent, pour leur nutrition carbonée, de la présence de matières organiques préformées. L’existence simultanée d’une paroi cellulaire périphérique et, dans le cytoplasme, de vacuoles turgescentes les rapproche néanmoins des végétaux. Par contre, cette paroi n’est pas constituée de cellulose, comme chez les végétaux, mais de chitine… Certains chercheurs font dériver les champignons de protozoaires flagellés. L’appareil végétatif des champignons est un « thalle », qui peut être unicellulaire (levures) ou plus souvent, filamenteux (« mycélium ») et alors cloisonné ou non. Par soucis de simplification, on peut classer les champignons en * champignons microscopiques : les micromycètes (85000 espèces) * champignons macroscopiques = champignons supérieurs : les macromycètes (15000

espèces) eux-mêmes divisés en ascomycètes comme les pezizes, les morilles et les truffes (les spores sont produites par 8 dans des sacs allongés : les asques) et basidiomycètes comme les agarics, les coprins, les pleurotes, les bolets, les russules, les lactaires et les amanites (les spores sont portées par 4 sur des organes appelés basides). La partie visible des champignons supérieurs correspond en fait à l’appareil reproducteur ou carpophore (du grec carpo = fruit et phore = porté) producteur de spores. Le reste du champignon (ou thalle) est dissimulé dans le sol et est parfois visible sous forme d'un enchevêtrement de fins

filaments blancs : les hyphes. Pratiquement tous les champignons supérieurs forment des associations étroites, nommées "mycorhizes", avec les racines des plantes. La plupart des champignons se reproduisent grâce à des spores, éléments unicellulaires capables d’engendrer un individu sans union préalable avec une autre cellule, dont la germination produit un nouveau mycélium.

LICHENS : certains champignons, en particulier du groupe des ascomycètes et plus rarement des basidiomycètes, vivent en symbiose (association à bénéfices réciproque) avec des algues vertes ou des bactéries du groupe des cyanobactéries (particulièrement des « nostocs »). La nutrition carbonée du thalle est assurée par la photosynthèse de l’algue ou de la bactérie. Le champignon reçoit aussi un apport de vitamines. Le champignon protège son partenaire du soleil intense et de la sécheresse.

… Chez les

basidiomycètes, ce qui dépasse du

sol est le carpophore …

Le carpophore comprend un pied (ou stipe)

et un chapeau…