Exercices: Les grands groupes d'êtres vivants

Nommer les cinq groupes de vertébrés et donner un exemple d'animal pour chacun. Indiquer aussi la caractéristique que partagent tous les vertébrés, celle-là même qui donne son nom à l'ensemble.

Indiquer à quel groupe appartient chacun de ces êtres vivants et justifier chaque réponse par un caractère du groupe correspondant : une grenouille, une sardine, un chat, une araignée, une fougère et un géranium.

Le schéma montre les cinq groupes de vertébrés avec un caractère typique de chacun, mais il manque un groupe, repéré par « ? ». Indiquer de quel groupe il s'agit, décrire les caractéristiques qui le définissent et donner deux exemples d'animaux de ce groupe.

Expliquer ce qu'est un invertébré et nommer quatre groupes d'invertébrés en donnant un exemple d'animal pour chacun.

Indiquer à quel groupe de vertébrés appartient chaque animal et quel caractère a permis de le déterminer : un saumon, une couleuvre, un aigle, un crapaud et une vache.

Expliquer deux différences entre les amphibiens et les reptiles (penser à la peau et à l'endroit où ils pondent leurs œufs) et donner un exemple de chaque groupe.

Nommer deux caractéristiques des oiseaux qui leur permettent de voler et expliquer brièvement en quoi chacune est utile.

Combien de pattes ont les insectes et combien en ont les arachnides ? Nommer deux animaux de chaque groupe et indiquer une autre différence visible entre les deux.

Dans cette liste d'animaux — chien, fourmi, araignée, ver de terre, escargot, méduse et truite —, séparer d'abord les vertébrés des invertébrés. Ensuite, regrouper les invertébrés en insectes, arachnides, vers, mollusques et méduses, en indiquant pour chaque cas un caractère qui a permis de décider.

Expliquer la différence entre les mousses, les fougères et les plantes à fleurs, et donner un exemple de chaque groupe que l'on peut trouver près de chez vous. Dans quel type de milieux chacun pousse-t-il généralement ?

Réaliser un tableau à trois colonnes — groupe, caractéristique principale et exemple — et le compléter pour ces six groupes d'êtres vivants : poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux, mammifères et insectes.

Classer ces invertébrés dans leur groupe (insecte, arachnide, mollusque, crustacé, ver ou autre) et justifier chaque choix par un caractère : un scorpion, une moule, un mille-pattes, une crevette et une éponge.

Les poissons sont adaptés à la vie dans l'eau. Expliquer le rôle des branchies, des nageoires et de la forme hydrodynamique du corps.

Comparer un dauphin et un thon : indiquer à quel groupe appartient chacun et expliquer deux différences entre eux, en pensant à leur façon de respirer ainsi qu'à la naissance et à l'alimentation de leurs petits.

Nommer les principales parties d'une plante à fleurs (racine, tige, feuilles, fleur et fruit) et expliquer la fonction de chacune.

L'oursin et le hérisson portent un nom proche, mais l'un est un invertébré marin et l'autre un mammifère. Expliquer ce que montre ce cas à propos des noms communs des animaux et comparer les caractéristiques des deux.

Un explorateur découvre un animal marin inconnu : il a un corps hydrodynamique, n'a pas de pattes arrière, se déplace à l'aide de nageoires et passe toute sa vie sous l'eau. Pourtant, il observe qu'il remonte régulièrement à la surface pour renouveler l'air et qu'il met au monde un petit vivant qu'il nourrit de lait. L'explorateur note dans son carnet : « Par sa forme et parce qu'il vit toujours dans l'eau, il s'agit d'une nouvelle espèce de poisson. » Réfuter sa conclusion en justifiant pourquoi cet animal doit être classé parmi les mammifères, et prévoir quel type de reproduction, de fécondation et de régulation thermique (homéotherme ou poïkilotherme) on s'attendrait à trouver chez cet animal.

Dans un laboratoire scolaire, on analyse trois organismes inconnus et on relève leurs caractéristiques cellulaires et nutritionnelles :

• Organisme A : unicellulaire, eucaryote, avec des chloroplastes et une nutrition autotrophe.

• Organisme B : pluricellulaire, hétérotrophe par absorption, avec une paroi cellulaire et sans véritables tissus.

• Organisme C : pluricellulaire, hétérotrophe qui ingère sa nourriture, vit fixé à un rocher marin et n'a pas de tissus différenciés.

Déterminer en justifiant à quel règne appartient chaque organisme à partir de ses données cellulaires et nutritionnelles. Expliquer en outre pourquoi l'organisme C appartient au règne animal bien qu'il vive immobile comme un végétal.

Observer ces trois animaux : la chauve-souris, le moineau et le dauphin. Si l'on utilisait un critère de classification fondé uniquement sur le milieu dans lequel ils se déplacent, quels deux animaux regrouperait-on ? Expliquer pourquoi ce critère induit les biologistes en erreur et justifier, en comparant l'anatomie interne de leurs membres et leur mode de reproduction, pourquoi la chauve-souris est beaucoup plus apparentée au dauphin qu'au moineau.

Lors d'une sortie sur le terrain, un groupe d'élèves a récolté quatre invertébrés non identifiés :

• Spécimen A : corps mou non segmenté, protégé par une coquille en spirale.

• Spécimen B : corps divisé en tête, thorax et abdomen, avec 6 pattes et une paire d'antennes.

• Spécimen C : corps divisé en céphalothorax et abdomen, avec 8 pattes et sans antennes.

• Spécimen D : corps cylindrique divisé en anneaux répétés, sans pattes et à peau humide.

Concevoir une clé de détermination simple (fondée sur des questions successives de type « oui / non » portant sur des caractères observables) qui permette à n'importe qui d'identifier sans ambiguïté à quel groupe (insectes, arachnides, annélides ou gastéropodes) appartient chaque spécimen.

Dans un potager scolaire apparaît une invasion de chenilles qui dévorent avec voracité les feuilles des laitues. Quelques semaines plus tard, les chenilles forment des chrysalides et se transforment en papillons adultes qui ne butinent que le nectar des fleurs. Un élève affirme : « La métamorphose est un désavantage pour le papillon parce que la chenille et l'adulte se font concurrence pour la nourriture. » Réfuter l'affirmation de l'élève en expliquant quel avantage écologique apporte le changement radical de régime alimentaire et d'appareil buccal entre les deux phases, et prévoir quelles seraient les conséquences pour les plantes à fleurs du potager de l'élimination totale des adultes.

Un camarade de classe soutient l'affirmation suivante : « Comme les requins ont un squelette de cartilage et non de véritable os, ils devraient être classés parmi les invertébrés, comme les calmars ou les crabes. » Réfuter sa position en indiquant deux différences fondamentales entre le squelette interne d'un requin et les enveloppes ou coquilles protectrices des invertébrés, et expliquer quelle structure interne exclusive place le requin dans le groupe des vertébrés.

Dans un tronçon de rivière cohabitent deux espèces protégées : la truite commune (poisson à respiration branchiale) et le desman des Pyrénées (petit mammifère semi-aquatique qui plonge pour chasser des larves). À cause d'un déversement, l'oxygène dissous dans l'eau tombe à des niveaux proches de zéro pendant plusieurs semaines, tandis que la surface de l'eau et l'air extérieur restent inchangés. Prévoir en justifiant laquelle des deux espèces subira une mortalité immédiate par asphyxie et laquelle résistera le mieux à la baisse de l'oxygène dissous, en justifiant votre réponse à partir de leurs mécanismes de respiration.

Une étude botanique compare deux versants d'une montagne : le versant nord est en permanence à l'ombre et humide grâce à la rosée constante, tandis que le versant sud est sec, ensoleillé et reçoit des pluies rares et concentrées. Sur le versant nord prospèrent des mousses et des fougères, alors que sur le versant sud seules des plantes à graines (pins et cistes) parviennent à survivre. Justifier cette répartition de la végétation en expliquant pourquoi les fougères ont besoin d'eau liquide pour achever leur reproduction et quelles deux structures (liées à la reproduction) permettent aux plantes à graines de conquérir le milieu sec.