Comprendre et enseigner la classification du vivant Document élaboré par Laurent FOUILLADE, adapté par Michel LAFONT

Et si nous parlions de l’homme ?

Extrait du Petit Larousse illustré

D'après Les origines de l'Homme - P D'après Les origines de l'Homme - P. Picq - Editions Tallandier - Historia

Partie A Comprendre « la » classification Par définition, une classification se doit de refléter l’objectif pour lequel elle a été créée.

I- Plusieurs classifications, plusieurs objectifs sous-jacents 1- De quelle classification parlons-nous? a- Le classement en « fruits de mer », « poissons », et « viandes rouges » prend du sens en cuisine b- Le classement en « phytophage», « zoophage », « omnivore » prend du sens en écologie lors de l’étude des relations alimentaires dans un milieu. De quelle classif parlons-nous

c- La classification scientifique du vivant a pour objectifs : - de traduire les liens de parentés entre les êtres vivants (= la phylogénie) - de répondre à la question « qui est le plus proche de qui ? ». d’éclairer les causes de la diversité du monde vivant, c’est-à-dire les mécanismes de l’évolution.

Elle prend en compte les avancées des connaissances dans les différents domaines des sciences de la vie et de la terre (paléontologie, biologie moléculaire et cellulaire, génétique...) Au niveau universitaire, elle est donc en constante évolution.

II- Qu’est-ce classer? La systématique est la science des classifications. La mise en ordre d’une collection d’objets ou d’êtres vivants peut s’effectuer suivant différentes modalités : - Ranger - Trier - Classer Exemples de collections : Guêpe commune, Chat sauvage, Chimpanzé commun, Pigeon Biset

a- RANGER C’est organiser des objets selon un ordre croissant ou décroissant à l’aide d’un critère continu :

b- TRIER C’est discriminer des objets par des choix successifs en fonction de critères binaires Clé de détermination : permet de trouver un nom

c- CLASSER C’est établir des regroupements sur la base du partage de caractères communs (=attributs)

TRIER CLASSER est la seule opération qui nous « dit quelque chose » sur l’évolution. RANGER

Conclusion Construire une classification phylogénétique : « C’est refléter les connaissances scientifiques que l’on a sur le déroulement de l’évolution ». « C’est établir des regroupements sur la base du partage de caractères (=attributs) communs ».  Nécessité de les décrire.

III- La classification n’est donc pas une activité neutre de simple mise en ordre puisqu’elle doit refléter les causes de la diversité du vivant. Les réponses à ce problème ont complètement changé au cours de l’histoire

1- L’homme au centre de l’univers A partir de la Renaissance, souci de vouloir comprendre l’ordre intrinsèque censé régir la Nature (fixisme) et de le restituer par une classification naturelle qui se devait de refléter un ordre divin. Linné (début XVIII°S) classe les EV sur la base de « ce qu’ils ont » mais aussi de « ce qu’ils n’ont pas » en commun avec l’homme, créature parfaite. d’où les « invertébrés », les « agnathes », les « poissons » D’où la vision du monde sous la forme d’une échelle des êtres avec l’homme au sommet. Avant la Renaissance, surtout des des classifications utilitaires Buffon rejette les résultats de ses recherches sur l’age de la création de la terre car pas en accord avec les théologiens. Beaucoup de principes de cette classif persistent encore dans les programmes alors que les bases de scientifiques qui les sous-tendent sont totalement caduques.

2- Vers l’idée d’évolution : nouvel objectif de la classification du vivant Lamark (début XIX°S): transformisme (complexification et diversification). Darwin (XIX°S): la classification doit refléter l’évolution biologique . En étudiant la manière dont sont partagés les attributs dans une collection d’espèces on devra pouvoir traduire la phylogénie en terme de « cousinage » (qui est le plus proche de qui). Il faut donc établir des regroupements sur la base de la présence d’attributs et non sur leur absence (fixisme): l’absence de caractère ne décrit rien puisque la liste des attributs absents est infinie...

La représentation de ces relations s’effectue alors sous la forme d’arbres (et non plus d’échelles) Arbre phylogénétique

Remarque On ne confondra pas: un arbre généalogique qui relie des individus bien identifiés (ancêtres et descendants) et qui répond à la question « qui descend de qui »: c’est une représentation directe du passé. un arbre phylogénétique dont les branches relient les extrémités portant des individus actuels à des ancêtres communs hypothétiques: c’est une reconstitution du passé à partir de la comparaison des descendants actuels.

3- Vers une classification « laïcisée », non centrée sur l’homme. 1950: Hennig fondateur de la systèmatique moderne Un groupe phylogénétiquement valable (= monophylétique) : - est constitué d’un ancêtre commun et de tous ses descendants possédant les mêmes caractères ; - possède l’innovation de l’ancêtre et tous les critères présents antérieurement. 1970: enseignement en 3° cycle universitaire 1990: enseignement en 1° cycle universitaire 2001: programmes CAPES /Agrégation 2005- : nouveaux programmes collège (6°) 2002- : prise en compte dans les programmes école ...

Extrait fiche connaissances n°8 : « de l’ordre dans le monde vivant »

IV- Quelques conséquences de la rationalisation des méthodes de classements Que sont devenus les groupes « poissons » et « reptiles » ? Et les invertébrés?

Groupe Paraphylétique (ex: poissons) groupe sans valeur phylogénétique puisque constitué par un ancêtre mais pas de la totalité de ses descendants.

Partie B Enseigner la classification

I- Pourquoi ne pas continuer, à l’école primaire, à utiliser les dénominations traditionnelles?

1- Parce que cela fait désormais partie des programmes 2- Parce que un cours de sciences prétend refléter (en les transposant pédagogiquement) l’état des connaissances universitaires: contrairement aux lexiques culinaire (poissons, légumes), utilitaire, artistique, écologique (fouisseur, omnivore...), seul un lexique adéquat traduit l’évolution des êtres vivants. 3- Parce que l’enseignement des sciences consiste à découvrir et expliquer certaines propriétés cachées non-intuitives (et ne doit donc pas se contenter d’un enseignement simpliste de la classification, basé sur des apparences censées être plus accessibles en primaire). On enseigne bien que la Terre tourne autour du soleil, que l’on ne parle pas de légumes,...

II- Comment classer et quoi classer à l’école? 1- Préambule: Seuls les attributs morphologiques seront utilisés pour regrouper les organismes dans un même ensemble. Les collections proposées sont méticuleusement sélectionnées pour permettre des regroupements clairs basés sur l’étude de caractères significatifs du point de vue évolutif (attention aux convergences-ailes d’oiseaux et chauve souris-, et aux réversions –perte secondaire d’un attribut) : choix pédagogique

Ce qui est important : - c’est l’apprentissage d’une démarche classificatoire au cours de laquelle l’observation, et les recherches documentaires constitueront les principales modalités d’investigation : partir de l’observation de « ce que les êtres vivants ont » vers la classification (et non le contraire). - ce n’est pas le résultat final de la classification mais les principes qui la sous-tendent : elle nous renseigne sur l’évolution des espèces au cours du temps.

2- Exemples de démarches adaptées à la maternelle (BO n°5, 12 avril 2007) Apprendre à observer les êtres vivants, leurs diversités, leurs ressemblances. Acquérir le vocabulaire nécessaire à ces observations. Grouper suivant différentes modalités. Les animaux, les plantes qui nous entourent sont très différents: on peut les décrire, les dessiner et les reconnaitre sur des photos. Comme le nôtre, leur corps est divisé en plusieurs parties que l’on peut désigner. On peut faire des groupes d’animaux qui se ressemblent entre eux

Apprendre à repérer et nommer ce qu’on observe Compétences Apprendre à repérer et nommer ce qu’on observe Prendre conscience de la diversité du vivant   Reconstituer l'image du corps humain, d'un animal ou d'un végétal à partir d'éléments séparés ·Repérer des animaux, des vgtx ·Repérer des éléments de la morphologie des animaux (tête, pattes, corps, yeux, bouches, poils, plumes…) ou des végétaux (tiges, racines, feuilles…) ·Nommer ce que l’on observe ·Créer fichiers, imagiers et lexiques: permet d’éviter de décrire l’absence d’attribut!  · Observer des animaux et végétaux dans leur milieu ou dans la classe de façon à en faire l’inventaire (fichiers, herbiers, albums) · Comparer, rechercher similitudes et différences · Comparer notre corps avec celui d’autres animaux ·  Faire des tris et des classements de façon à faire des groupes en fonction de ce qu’ont en commun les EV: vers l’élaboration de concepts par généralisation des observations. Reconnaître des manifestations de la vie animale et végétale, les relier à de grandes fonctions: croissance, nutrition, locomotion, reproduction.  ·Repérer et caractériser le mode de locomotion (ramper, nager, sauter, ...) et le mettre en relation avec un caractère de l’animal (pattes, ailes, nageoires…) ·Repérer les organes de l’alimentation : bouches, dents. ·Repérer les organes des sens (yeux, antennes, tentacules,...) · Comparer le mode de locomotion de plusieurs animaux et les mettre en relation avec le milieu de vie · Comparer l’alimentation des animaux et les organes dont il dispose · Diversifier les plantation et les élevages

Elevage d’un lapin Conception avant l’accueil du lapin Confrontation: description, vocabulaire Mise en évidence de quelques caractéristiques du vivant: régime alimentaire, reproduction Classement du lapin parmi d’autres animaux à 4 pattes et à poils qui allaitent leurs petits: le groupe des mammifères. Pistes de réflexions stage C1: « Mettre de l’ordre dans la ferme d’Andouque: chacun dans sa maison »

2- Exemples pédagogiques en C2 (BO n°5, 12 avril 2007) Poursuite et approfondissement du C1: unité et diversité du vivant, vocabulaire désignant les attributs... La comparaison des êtres vivants permet de réaliser des regroupements en les triant, rangeant, classant: accéder à l’abstraction Classification du vivant sur la base de l’observation de ce que possèdent les êtres vivants en commun : « qui ressemble le plus à qui ?».

Propositions d’activités en C2 reposant sur 3 objectifs: Décrire Organiser Classer

a- Séquence 1: décrire Situation de départ : zoo, ferme, élevage, photos représentatives des grands groupes avec attributs visibles. Recueil des conceptions : faire décrire, dessiner pour mettre en évidence croyances, problèmes de vocabulaire... Confrontation : confrontation des caractères observés, mise en évidence de désaccords, établissement de premières listes de caractères pour les animaux, conditions pour qu’une description soit réussie ? Investigations : recherche d’informations complémentaires pour réaliser des planches anatomiques (observations, recherches documentaires): ce que les animaux ONT, lexique Formalisation : planches anatomiques, listes de caractères. Evaluation : être capable de nommer les attributs, légender de nouvelles planches en utilisant les outils précédents.

b- Séquence 2: organiser de différentes façons Situation de départ : mettre de l’ordre dans un fichier, réalisation d’un album (quelle table des matières ?) Recueil des conceptions : sur les critères et la méthode Confrontation : choix des critères (ce qu’ils font, où ils vivent, ce qu’ils ont, leur couleur, leur force...), inventaire des méthodes employées/limites (quelle est la plus efficace?) Investigations : mise en ordre d’une collection simple; tests de cette mise en ordre: la classif. est la plus pertinente Formalisation : distinction entre tri, rangement et classement L’identifications d’invariants dans une collection permet de regrouper et de classer les EV sur la base de ce qu’ils ont en commun Evaluation : Identifier une variable dans une collection et décliner ses valeurs pour produire un classement

FICHE 2

c- Séquence 3: classer Situation de départ : Parmi les différentes classifications rencontrées et construites, laquelle est la plus fiable ? Recueil des conceptions et confrontation : Permet d’exclure les classifs basées sur la force, le lieu de vie, l’alimentation, le comportement, le mode de déplacement... Garder anatomie. Investigations : a: recherche des éléments communs aux animaux de collections simples (3 mammifères ; 3 insectes ; 2 mammif+1oiseau+une tortue, ...) grâce à recherches docs. b :classement d’une collection: lister les attributs, comment faire pour ne pas les répéter qd ils les ont en commun= Faire des ensembles emboîtés avec des animaux qui se ressemblent et ne noter que les critères propres à l’animal Formalisation et Evaluation : méthodologie : Lister attributs utilisables pour classif. scientif puis chercher les pts communs, regrouper par emboitement, placer nvx anx dans les ensembles emboités construits après analyse collec.donnée

FICHE 3

FICHE 4 Noter que certains caractères sont plus ou moins répandus

2- Exemples pédagogiques en C3 (BO n°5, 12 avril 2007) Poursuite et approfondissement du C2: unité et diversité du vivant, vocabulaire désignant les attributs, classification en ensemble emboités basée sur les attributs communs ... Un caractère commun trouvé chez plusieurs espèces actuelles a été légué par un ancêtre commun qui a « inventé » ce nouveau caractère. On peut nommer des groupes d’EV lorsque l’on regroupe les espèces sur la base de ce qu’elles ont en commun entre elles et avec leur ancêtre. (La classification scientifique peut être représentée sous la forme d’un arbre).

Situation de départ : Visite dans un muséum, observation pédofaune... On considère atteints les objectifs du cycle 2...! Situation de départ : Visite dans un muséum, observation pédofaune... Recueil des conceptions : A partir d’une collection simple en 3 exemplaires: trier, ranger, classer ? Confrontation: Confrontations, intérêts, dèf. classification Investigations : Classer collection. Dégager méthodologie: lister les attributs dans un tableau mettant en évidence leur partage par différents animaux, chercher ce que les espèces ont toutes en commun puis ce qui est partagé par des grpes plus restreints, indiquer le caractère qui justifie le groupe. Formalisation: Introduction du lexique par l’enseignant si l’ensemble des attributs du groupe sont définis. Toutes les espèces présentant ces attributs font partie du groupe et inversement: classer permet de nommer. Evaluation: Savoir utiliser outils pour nommer les gps formés

Des ensembles aux arbres phylogénétiques Comme ce que l’on observe dans la généalogie d’une famille, si un caractère est présent dans un groupe d’espèces, c’est qu’il a hérité ce caractère d’un ancêtre commun. Cependant, contrairement à la généalogie où tout nos ancêtres sont identifiables individuellement (photos, état civil...), ici, l’ancêtre ne peut être identifié: il est constitué d’un ensemble de caractères qu’il a laissé à ses descendants. Ce sont ces caractères qui seront présents aux niveaux des ramifications, les espèces actuelles (et les fossiles) seront au sommet des branches.

Construction collective d’un arbre (couleurs idem ensembles) proposer une autre représentation permettant d’accéder à d’autres informations: temps, caractères les plus anciens sont les plus répandus (yeux, bouche) ce sont ces caractères anciens que l’on va noter sur le tronc. les grosses branches correspondent à des caractères très répandus qui permettent de regrouper beaucoup d’espèces les ramifications portent des caractères de plus en plus précis, les groupes sont de plus en plus restreints

Lecture de l’arbre: Commentaires: quels sont les caractères de x, comment était l’ancêtre commun de x et y, qui est le plus proche de x Commentaires: Plus un attribut est répandu, plus il est apparu tôt dans l’histoire Plus les espèces sont proches sur l’arbre, plus grande est leur parenté La diversité du vivant s’explique par la séparation des lignées

FICHE 5

FICHE 6

FICHE 7

Classification simplifiée 6°

Bibliographie: Comprendre et enseigner la classification du vivant (Lecointre, Edition Belin) Classification phylogénique du vivant (Lecointre & Le Guyader, Edition Belin) Classer les animaux au quotidien (B.Chanet, CRDP Bretagne) http://www.perigord.tm.fr/~ecole-scienc/pages/activite/monde_vivant/Telechargements/SoMod.htm * ** ***