Paléoécologie
retour accueil,
concepts (de l'objet à la
méthode / l'actualisme /
les datations / l'évolution
des êtres vivants), formulations-questions-activités
par cycle
1. Concepts
a. de l'objet et de la méthode
Le passé n'est plus. Le passé n'est pas
accessible à l'expérience et donc la
méthode expérimentale ne peut plus s'utiliser. Nous
ne sommes plus dans une science expérimentale. Ce n'est
pas une science historique car l'histoire ne commence qu'avec
l'apparition de l'écriture et des témoignages
humains.
Cette science est la paléontologie (du grec
"paléo": "ancien" et "ontos": "l'être").
Etant donné le rôle fédérateur de
l'écologie actuellement (voir le page - un peu
fouillis - sur l'écosystème),
il est peut-être pertinent de parler de
paléoécologie (toujours du grec
"paléo": passé, "oikos": habitat, et
"logos" : parler) quand on veut désigner les recherches
sur les êtres vivants et leur vie passée.
Le problème central est celui du
temps. Je vous renvoie aux pages d'introduction
sur les questions fondamentales pour un premier contact avec
cette question qui ne sera jamais close. J'essaie de présenter
une petite vision
"bergsonnienne" du problème et quelques réflexions
plus hétéroclites, notamment sur le temps.
   
      | les
         fossiles et la fossilisation | 
   
      | étymologiquement fossile signifie
         "tiré de la terre" (du latin fodio, is, fodi,
         fossum = creuser, fouir) et on trouve principalement
         deux types de définitions:* un fossile désigne toute trace ou reste
         d'être vivant aujourd'hui disparu; dans ce cas
         les "fossiles vivants" sont des exceptions car
         ils appartiennent à des êtres vivant
         actuellement mais dont les restes peuvent être
         très anciens.
 * un fossile désigne toute trace ou reste
         d'être vivant mort trouvé dans une roche
         sédimentaire ; les exceptions sont les organismes
         conservés dans l'ambre, qui est une
         résine fossile (insectes comme des fourmis datant de
         l'ère tertiaire; si vous vous
         intéressez à l'ambre voyez le tout nouveau
         livre et le site internet d'un spécialiste à
         l'adresse http://ambre.jaune.free.fr/
         ), des rhinocéros momifiés dans les
         asphaltes des Carpates, les mammouths congelés
         dans les glaces de Sibérie et dont l'estomac
         gardait encore «surgelées» les
         dernières plantes qu'ils avaient
         ingérés.
 | 
   
      | La fossilisation désigne l'ensemble des
         phénomènes qui conduisent à la
         formation d'un fossile ou plus précisément
         à la conservation des êtres vivants ou de leurs
         traces dans les sédiments puis dans les roches
         sédimentaires.A sa mort le cadavre d'un être vivant est enfoui
         progressivement dans le sédiment
         (enfouissement).
 Le sédiment étant un milieu de vie, la
         matière organique du cadavre est habituellement
         rapidement et entièrement oxydée par les
         microorganismes du sédiment (en H2O, CO2, CH4, NO3-,
         SO42-...). Parfois la minéralisation de la
         matière organique n'est que partielle et des
         hydrocarbures ou des gaz organiques peuvent être
         produits lorsque l'accumulation de cadavres est très
         importante. Cela donne lieu à la génèse
         de kérogène à la base des roches
         carbonées (voir sous-sol).
         Parfois encore, dans des conditions très
         particulières (fortement réductrices ou
         à une température très basse) qui
         empêchent l'oxydation de la matière organique,
         cette dernière peut se dessécher et être
         conservée (dans l'ambre, l'alsphate, la glace; on
         cite également des fragments de peau momifiés
         de quelques Reptiles de l'ère secondaire
         (Iguanodon , Anatosaurus  et
         Ichthyosaurus) ainsi que les micro-organismes
         fossilisés dans les silex qui auraient
         conservé leur matière organique toujours
         susceptible de coloration). Dans des
         conditions réductrices et sans vie la matière
         organique peut être conservée des dizaines voir
         des centaines de millions d'années: par exemple on a
         pu retrouver et déterminer les protéines
         d'ossements de Dinosauriens de 150 millions d'années
         et de Poissons de 250 millions d'années. Des analyses
         biochimiques analogues ont permis de découvrir des
         traces de chlorophylle dans des roches très anciennes
         n'ayant pas conservé le moindre vestige identifiable
         de Végétaux, même tout à fait
         inférieurs.
 Pendant la diagénèse qui affecte
         le sédiment incluant le fossile en formation, les
         éléments minéraux du cadavre subissent
         les mêmes transformations que sa gangue. C'est pour
         cela qu'il faut des conditions très
         particulières pour que les structures de l'être
         vivant soient conservées. Les parties dures (os,
         dents, coquilles, squelettes minéralisés d'une
         façon générale...) se conservent bien
         évidemment le plus facilement, bien qu'elles soient
         la plupart du temps recristallisées. La
         cristallisation nouvelle peut se faire soit avec le
         même minéral: calcite -> calcite; soit avec
         un autre minéral: par exemple: calcite -> silice
         (silicification) ou calcite -> dolomie (dolomitisation),
         hydroxyapatite de l'os (Ca10
         (PO4)6 (OH)2) -->
         francolite (carbonate de fluoroapatite résultant du
         remplacement des ions hydroxyle par le fluor dans
         l'hydroxyapatite)... Les parois végétales,
         organiques mais fortement indurées par la lignine,
         peuvent aussi s'imprégner de silice et conserver
         ainsi leur forme (bois silicifiés). Lorsque l'on a
         remplacement d'un élément (minéral ou
         organique) par un autre, avec conservation plus ou moins
         fine de la structure, on parle
         d'épigénie, ou d'une façon plus
         générale, de métasomatose (si
         l'on veut désigner le phénomène de
         croissance minérale avec remplacement d'un
         minéral par un autre).
         L'épigenèse interviendrait en
         fait après la diagénèse (du grec
         épi = au-dessus et dia = à
         travers) mais les phénomènes sont certainement
         fortement imbriqués et il est difficile de
         reconstituer leur part réciproque dans l'histoire
         d'un fossile. Les traces les plus fréquentes
         sont les moules internes et externes des coquilles
         d'invertébrés: seul le sédiment
         remplissant la coquille ou moulant l'extérieur de
         celle-ci conserve la trace de l'animal lors de sa
         transformation en roche sédimentaire. La forme de la
         coquille est alors conservée du fait de l'arrangement
         spatial des cristaux de la roche sédimentaire formant
         le moule: il n'y a plus aucun élément ni
         minéral ni organique appartenant à l'animal
         fossilisé. Très rarement on retrouve des
         empreintes de parties molles.
 Un article: "La fossilisation : une
         exception conjoncturelle", Christiane Denys, Pour La
         Science, 292, février 2002 | 
b. l'actualisme
   
      | Une formulation de l'
         actualisme ou du
         ...principe des causes
         actuelles | 
   
      | Les lois
         expérimentales (actuelles, vérifiables, donc toujours soumises
         à l'expérience...)
 étaient aussi valables par le
         passé.
 | 
Cette formulation n'est certainement ni la seule exacte, ni la
plus historique (si je ne me trompe c'est d'abord le catastrophisme
de Cuvier qui a dominé (révolutions subites) et
a été remplacé par l'uniformitarisme de Lyell et
de Lamarck (théorie du développement continu) pour
finalement déboucher sur cette présentation moderne
d'un principe philosophique plus ancien qui dépasse de
loin la querelle catastrophisme-uniformitarisme), mais elle peut
s'appliquer aisément à notre méthode.
Le principe des causes actuelles nous permet de dire que les
causes de l'évolution sont actuellement décelables
car actuellement en jeu. Je précise : les causes et non
pas forcément les mécanismes, dans le sens
où il peut très bien y avoir eu des étapes dans
l'évolution qui sont passés et ne se reproduiront plus.
Ce sur quoi il est nécessaire de s'accorder c'est sur la
causalité et donc sur la validité des lois
expérimentales par le passé. Les lois
expérimentales découvertes actuellement s'appliquaient
par le passé.
En énonçant ce principe, le scientifique sait qu'il
fait reposer sa connaissance sur un principe raisonnable, mais qui
n'est pas scientifique, dans le sens où il n'est pas
démontrable expérimentalement. Toute discussion de la
validité de ce principe reste dans le cadre d'une discussion
scientifique, mais se fait, non pas avec les outils du scientifique,
mais avec ceux du philosophe.
L'uniformitarisme est une version très
différente, qui stipule que les mécanismes actuels sont
les mêmes que par le passé. Il ne s'agit plus des
causes, mais des phénomènes eux-mêmes, de leur
vitesse... on y oppose le catastrophisme, qui lui
préfère des mécanismes différents.
Aucun de ces deux principes n'est utile pour le géologue
(je veux dire qu'aucun n'est indispensable, et qu'on peut donc les
rejeter comme principes).
Remarque:
cette notion est-elle accessible à un enfant
du primaire ? Je n'ai pas de réponse tranchée,
mais, d'après ma toute jeune expérience, il semblerait
que les enfants ne se posent pas la question. Si l'on ne
sème pas le doute dans leur esprit, il acceptent les lois
actuelles comme éternelles. Faut-il semer ce doute ? Je ne
le pense pas. Mais par contre je crois que tout enseignant doit
connaître les limites de la méthode. Si des questions
sont posées il pourra répondre dans ce sens. Mais
concevoir un enseignement qui irait contre les représentations
pourtant bien souvent peu précautionneuses et peu
nuancées de ceux qui racontent "l'histoire de la vie" ne me
semble pas pertinent . En un sens, que sont ces journalistes (et
parfois certains scientifiques) qui déroulent l'histoire de la
vie comme un conte de fée, si ce n'est des grands enfants ?
Par contre il est clair qu'en lycée il est grand temps de les
aider à se poser ces questions. A mon avis il
n'est jamais trop tôt pour susciter des questions vraies (dans
le sens de la recherche de la vérité) chez un enfant
mais il n'est pas bon de conseiller de généraliser
telle ou telle pratique.
c. les datations
Les principaux éléments de ce
paragraphe sont repris et simplifiés du cours
de TS de
spécialité.
Dans le domaine préhistorique (avant
l'histoire, qui commence avec l'apparition de
l'écriture et donc vers -4000 ans, à -2000 ans selon
les régions, avant Jésus-Christ) ou plutôt
paléontologique, les techniques de datation sont
souvent qualifiées un peu rapidement soit d'absolues soit de
relatives. Je leur préfère les termes de datation
expérimentale et de datation logique : en voici les
raisons.
   - Datations expérimentales
 les datations expérimentales sont faites sur
   des objets matériels (minéral, roche,
   inclusion fluide...) et les résultats sont fournis avec
   une incertitude.
 La méthode la plus employée est la datation
   isotopique mais il existe d'autres méthodes comme la
   thermoluminescence, l'utilisation de la spectroscopie
   infrarouge....
 
      
         | Datation isotopique |  
         | On utilise des couple d'isotopes (l'un instable et
            l'autre stable) et des isotopes stables de
            référence. Un élément
            isotopique père instable (radiogène) se
            transforme en un élément fils stable
            (radiogénique) par émission de particules
            alpha (noyaux d'He), bêta (électrons) ou
            gamma (photons), selon une loi de
            désintégration qui est fonction du temps.
            Sa formule générale estdN/dt = N l où dN est le nombre d'atomes qui se
            désintègrent par radioactivité,
            dt est l'intervalle de temps
            considéré et  l
            est la constante de désintégration propre
            à chaque élément radioactif. On peut
            extraire t qui est donné par la formule: t =
            1/l ln[No/N]
            où No est la quantité initiale de
            l'élément N radioactif au moment de la
            fermeture du système.Cette loi est expérimentale, établie
            à partir d'échantillons actuels est
            supposée valable par le passé
            (l'actualisme est donc un premier
            postulat).
 On a donc un deuxième postulat: le
            système ne s'est pas réouvert depuis sa
            fermeture. En d'autres termes, la disparition de
            l'isotope père ne se fait que par
            radioactivité. Ce postulat devrait toujours
            être précisé quand on s'adresse
            à des élèves.
 On utilise habituellement la période T (ou
            demi-vie) qui est le temps nécessaire pour que la
            moitié de la masse initiale de
            l'élément père ait disparu (T =
            1/l ln2).
 L'incertitude dépend d'une part de
            l'élément considéré et de sa
            constante radioactive (certains isotopes sont
            adaptés à la mesure d'objets très
            anciens (238U par exemple), d'autres
            très récents (14C par exemple)).
            Voici un tableau qui donne quelques périodes pour
            quelques couples (in Géologie, objets et
            méthodes, J.Dercourt et J.Paquet, Dunod,
            1992): 
               Représentation graphique schématique d'un
            loi théorique de désintégration
            radioactive
                  | Éléments
                     radiogènes | Éléments
                     radiogéniques | Type de radioactivité | Période (T) en
                     années |  
                  | 238U | 206Pb | alpha | 4,468.109 |  
                  | 235U | 207Pb | alpha | 0,704.109 |  
                  | 232Th | 208Pb | alpha | 14,01.109 |  
                  | 40K | 40Ar +
                     40Ca | gamma | 1,25.109 |  
                  | 87Rb | 87Sr | beta | 48,8.109 |  
                  | 14C | 14N | beta | 5,568.103 |  
                  | 147Sm | 143Nd | alpha | 1,06.1011 |  
  Le domaine bleu est un
            domaine où une erreur de concentration n'a que peu
            d'incidence sur la valeur de t estimée,
 alors que le domaine vert
            est un domaine où la valeur de t est
            très incertaine, la moindre erreur sur la
            détermination de N provoquant une erreur
            très importante sur l'estimation de t.
 L'incertitude dépend d'autre part de la
            quantité d'élément radioactif dans
            l'objet analysé: la mesure de concentration se
            fait à l'aide d'un spectromètre de
            masse. L'incertitude de cette mesure est d'autant
            plus faible que la teneur en élément est
            grande. Pour une description de la méthode voir
            par exemple Géologie, objets et méthodes,
            J.Dercourt et J.Paquet, Dunod, 1992, p 31-32. Il est
            à déplorer qu'aucune incertitude ne soit
            donnée, ici encore. |  
 
 Si l'exposé des techniques de datation expérimentale
   est évidemment inadapté au primaire, il est certain
   par contre que si l'on donne une datation
   elle doit être accompagnée d'une ou
   plutôt de deux incertitudes dont voici un
   exemple de formulation:
 
      
         | Des géologues ont daté un petit morceau
            de granite de 180 millions d'années grâce
            à des techniques très complexes et
            chères (on mesure des quantités
            extrêmement petites d'éléments
            très lourds et très rares comme le plomb ou
            l'uranium présents dans la roche ou dans de toutes
            petites des bulles de gaz ou de liquides
            piégées dans la roche lors de sa
            solidification à partir du magma: ces
            éléments se décomposent l'un dans
            l'autre au cours du temps: par exemple l'uranium se
            transforme petit à petit en plomb). Mais cet
            âge qui dépasse l'imagination est
            donné avec deux incertitudes*:
            c'est-à-dire deux
            conditions qu'il faut
            connaître pour comprendre la valeur incertaine de
            ce chiffre: d'abord il y a une incertitude
            liée à la mesure parce que les
            quantités sont tellement petites que l'on peut se
            tromper (un peu): pour ce granite elle est de 10 millions
            d'années (ce qui veut dire que l'on pense que
            l'âge du granite est compris entre 190 millions
            d'années et 170 millions d'années) ;
            ensuite il y a une autre incertitude qui est une
            condition beaucoup plus gênante car elle fait que
            l'on peut se tromper complètement sur l'âge
            qui n'est peut-être pas de 180 millions
            d'années mais 500 millions d'années comme 1
            million d'années, c'est pourquoi on l'appelle
            une incertitude absolue: celle-ci est due au fait
            que si l'on trouve très peu
            d'éléments que l'on cherche à
            trouver dans la roche (plomb par exemple), ce
            peut-être non pas parce que la roche est
            très jeune (très peu d'uranium s'est
            transformé en plomb) mais parce que le plomb s'est
            échappé de la roche pour une cause ou une
            autre. C'est donc pour cela que les géologues sont
            toujours très prudents et savent bien que les
            âges qu'ils donnent ne sont vrais que si cette
            condition est remplie, ce qui n'est jamais sûr. * une incertitude en science
            expérimentale exprime par un chiffre les limites
            dans lesquelles une mesure peut varier sans changer de
            valeur ("valeur "au sens non pas de "valeur absolue" mais
            au sens de "signification naturelle"); l'incertitude
            dépend de l'outil qui sert à mesurer. Par
            exemple si je mesure ma taille avec un double
            décimètre je ne vais pas forcément
            trouver la même valeur que si je me mesure avec un
            double-mètre ou avec une toise. Si l'on peut
            considérer que ma taille est fixe, présente
            une valeur finie, il est certain cependant que,
            même avec un gigantesque pied à coulisse
            où même avec un système très
            complexe de faisceau laser, la mesure de ma taille ne
            pourra jamais être faite avec une précision
            supérieure à environ 1 mm : il suffit que
            je me tienne plus ou moins droit pour que ma taille
            change un peu. De la même façon, dans les
            objets naturels, les mesures ne sont jamais absolues
            (reproductibles sans aucune varaition) et il faut donc
            leur attacher une incertitude. |  
 
- Datation logique ou
   datation relative Cette
   méthode consiste à comparer logiquement des objets
   (matériels ou formels) entre eux et en déduire des
   relations relatives à leur chronologie. Comme toute
   datation, elle repose sur l'actualisme. Les principes logiques les
   plus utilisés sont:
 * le principe de superposition (stratigraphique): Une
   couche sédimentaire est plus récente que celle
   qu'elle recouvre; qui peut être
   généralisé en un "principe de
   recouvrement" : Une structure (couche sédimentaire
   ou volcanosédimentaire ou coulée volcanique...) qui
   en recouvre une autre est postérieure à cette
   dernière.
 * le principe de continuité (stratigraphique):
   Une couche sédimentaire limitée par un plancher
   (à la base) et par un toit (au sommet) et définie
   par un faciès donné (ensemble des conditions de
   dépôt du sédiment ayant donné naissance
   à la roche) est de même âge en tous ses
   points; qui peut être généralisé en
   un "principe d'extension": Deux structures voisines
   (couches sédimentaires ou volcanosédimentaires ou
   coulées volcaniques...) présentant les mêmes
   caractères lithologiques et/ou biologiques (faciès
   lithologique et biologique) sont de même âge et
   formaient par le passé une structure continue.
 * le principe d'identité paléontologique:
   Deux couches ou deux séries de couches
   sédimentaires de même contenu paléontologique
   en fossiles stratigraphiques (fossiles caractérisés
   par une extension géographique maximale et une extension
   chronologique minimale) ont le même âge.
 * le principe de recoupement: Toute structure qui en
   recoupe une autre est postérieure à cette
   dernière.
 * le principe d'inclusion: Toute structure incluse dans
   une autre lui est antérieure.
Ces techniques de datation expérimentale et logique ont
permis d'établir une échelle des temps
géologiques ou échelle biostratigraphique,
qui tient compte du maximum de résultats obtenus par toutes
les méthodes accessibles. Elle est en incessant remaniement,
du moins dans le détail des subdivisions temporelles.
d. l'évolution des êtres
vivants sur la terre
Pour tous les étudiants
intéressés, je vous invite à vous plonger dans
le
cours de TS, qui
présente bien d'autres ouvertures sur cette
question.
En ce début de XXIème siècle:
L'évolution (évolution biologique) c'est
l'histoire des êtres vivants sur la terre. De nombreuses
théories proposent des explications à l'aide de
diverses philosophies (notamment à la lumière de
l'épistémologie moderne), de la paléontologie
(science historique), de la génétique des populations,
de la biochimie.
Du point de vue de l'histoire des sciences,
l'évolution, comme elle est comprise de nos jours, est en fait
le transformisme (théorie selon laquelle les
êtres vivants dérivent les uns des autres au cours des
temps géologiques par une série de transformations) qui
s'oppose au fixisme (les organismes vivants ne se transforment
pas et ne dérivent pas les uns des autres - cette doctrine
n'étant plus acceptée par aucun biologiste, à
moins que cela ne soit pour des raisons philosophiques ou
religieuses).
Pour simplifier on pourrait dire que c'est Lamarck qui a
développé le transformisme puis Darwin alors que Cuvier
était fixiste (voir l'article
de Jacques Roger). Certaines personnes mal informées
confondent fixisme et créationnisme qui devrait
désigner une croyance (religieuse) selon laquelle tous les
êtres vivants ont été créés
individuellement par Dieu. Le problème est que ce dogme de la
création par Dieu ne nécessite pas d'être
appelé créationnisme, il n'a rien à voir avec
une doctrine philosophique. C'est la reconnaissance de la
dépendance absolue de chaque être vivant à chaque
instant envers son Créateur qui le maintient dans
l'être. C'est plutôt ce que l'on pourrait appelée
une création continuée. En utilisant ce
sens de "croyant en une création individuelle des êtres
vivants", on peut être créationniste et transformiste
(comme le propose actuellement l'église catholique) et
créationniste et fixiste (comme le sont quelques grouopes
protestants, notamment aux États Unis, d'après ce que
je crois savoir).
L'évolutionnisme est une doctrine philosophique dont
les sens ont été fluctuants au cours de l'histoire.
Voici par exemple deux extraits de textes
   - « Le mot "évolution"
   apparaît, dans la langue scientifique du XVIIIe
   siècle, pour désigner, conformément à
   son étymologie, le dépliement, le déploiement
   du germe de l'être vivant, considéré alors
   comme créé par Dieu au commencement du monde. Il
   appartient donc, chez C. Bonnet par exemple, au vocabulaire du
   créationnisme fixiste, et il est employé en ce sens
   pendant une partie du XIXe siècle, comme son homologue
   allemand Entwicklung . Le puissant mouvement historiciste qui
   s'empara de la pensée européenne dans la
   première moitié du XIXe siècle, en faisant
   considérer l'histoire de la nature et de l'humanité
   comme un «développement» graduel,
   généralisa l'emploi analogique du mot. C. Lyell
   (Principles of Geology , 1830-1833) parle d'évolution
   en géologie, en l'opposant aux théories
   «catastrophistes». On mit en parallèle
   l'évolution de la surface du globe et celle du monde
   vivant, déjà comparée au développement
   d'un animal unique (G. Goldfuss, Grundriss der Zoologie ,
   1826). Appliqué à la nature vivante ou à
   l'humanité, cet évolutionnisme
   généralisé suppose le plus souvent un
   principe interne de développement et un progrès
   général, but avoué ou sous-entendu, de
   l'évolution. La doctrine de l'évolution
   apparaît, avec toute sa force et sa
   généralité, dans l'uvre de Spencer, qui
   emploie le mot en ce sens dès 1854, et fit plus que
   personne pour le populariser, en particulier dans ses Principles
   of Biology  (1864-1867), où il se montrait d'ailleurs
   plus proche de Lamarck que de Darwin, ce qui est facile à
   comprendre. En effet, le mot evolution  n'appartient pas
   au vocabulaire original de Darwin. Dans De l'origine des
   espèces , il n'apparaît qu'à la
   sixième édition, et il y désigne beaucoup
   plus un refus général du créationnisme
   fixiste que le transformisme darwinien proprement dit. C'est
   que Darwin se méfie des philosophes, et
   singulièrement de Spencer. Il entend rester sur le seul
   terrain scientifique; son originalité propre est
   d'expliquer la transformation progressive des espèces par
   un mécanisme qui exclut tout finalisme et tout principe
   inné de développement. Son vocabulaire est donc
   très neutre et descriptif: il parle de transmutation
    ou de mutation  des espèces, et définit
   son propre système comme une theory of modification through
   natural selection , une theory of descent with subsequent
   modification . C'est par la suite, et au grand dépit
   de Spencer, que Darwin fut considéré comme le
   héraut de l'évolution. Le mot
   «évolution» fait référence à
   une philosophie du développement graduel et continu de la
   nature et de l'humanité, animé par un principe
   interne et orienté vers le progrès; le mot
   «transformisme» désigne précisément
   et exclusivement la théorie biologique de la transformation
   et de la filiation des espèces. En ce sens, saint
   Augustin est évolutionniste et non transformiste; Lamarck,
   Spencer, Bergson, Teilhard de Chardin sont à la fois
   évolutionnistes (comme philosophes) et transformistes
   (comme savants); Darwin est transformiste et non
   évolutionniste. Les biologistes contemporains, même
   lorsqu'ils se disent évolutionnistes, sont en
   réalité transformistes: ainsi J. Monod, qui
   attaque, comme non scientifiques, les philosophies
   évolutionnistes (Le Hasard et la
   Nécessité ). Dans ces conditions, et
   malgré l'usage établi, on peut regretter que
   «transformisme», qui est univoque, disparaisse devant
   «évolutionnisme», qui demeure
   ambigu.» (Pour plus de détails voir
   l'article de Jacques
   Roger)
- « Au XVIIIe siècle, on nommait
   évolution  tout d'abord les phases successives par
   lesquelles passe l'être vivant avant d'atteindre sa forme
   parfaite; il était en quelque sorte synonyme de
   développement , celui-ci couvrant
   l'embryogenèse et la croissance postembryonnaire (avec ou
   sans métamorphose) jusqu'à la forme adulte apte
   à se reproduire. Puis, sous l'influence des
   préformistes (Haller, Bonnet, Meckel,
   Réaumur...), le terme évolution s'appliqua
   à la théorie selon laquelle toute l'organisation de
   l'être est présente dans le germe: «Le
   germe préexiste à la fécondation. Toutes les
   parties essentielles ont coexisté dans le même temps.
   Le développement des unes paraît
   précéder celui des autres. Leur consistance, leurs
   proportions relatives, leur forme, leur situation subissent peu
   à peu de très grands changements»
   (C. Bonnet, Considérations sur les corps
   organisés , t. III des uvres
   complètes , Neuchâtel, 1779, pp. 111 et
   112). Les préformistes étaient alors
   qualifiés d'évolutionnistes ; on les
   opposait aux épigénistes , pour qui
   l'embryon se forme peu à peu à partir d'un plasma
   amorphe, une modification en provoquant une autre.
 Dès lors, les raisons sont évidentes pour lesquelles
   le terme évolution ne pouvait venir sous la plume de
   Lamarck, épigéniste convaincu, pour désigner
   sa doctrine de la filiation des espèces. Pour des raisons
   peu claires, Darwin laissa, lui aussi, sa doctrine
   innomée.
 Si ce n'est Herbert Spencer qui le premier utilisa le terme
   évolution dans son sens actuel, il lui revient de l'avoir
   fait connaître par ses livres dont la diffusion fut
   mondiale. Thomas Huxley , le plus ardent des propagandistes du
   darwinisme, utilisa très largement le terme
   évolution, aujourd'hui universellement employé.
   » (voir extrait plus complet
   de l'article de Pierre-Paul Grassé)
Voici un essai de résumé de certaines
théories et hypothèses évolutionnistes (ce sont
souvent mes mots et non ceux de l'auteur et avec un sens moderne et
non historique, d'où à mon avis la
stérilité de telles définitions caricaturales,
mais je les donne pour essayer d'aider les candidats au CRPE):
   - lamarckisme, Lamarck (1744-1829): il existe une
   graduation, les organismes tendant naturellement vers une
   complexité de plus en plus poussée ; le milieu
   modèle l'individu ; ces modifications sont
   héréditaires
- darwinisme, Darwin (1809-1882): les populations
   naturelles se reproduisent en nombre excessif et subissent des
   modifications dues au hasard ; un certain nombre d'individus
   doivent donc être éliminés par la
   sélection naturelle
- la sélection naturelle au sens moderne est une
   causalité donnant une direction à l'évolution
   : le milieu (pression sélective du milieu)
   sélectionne les individus les plus aptes. Certains
   scientifiques appliquent ce principe jusqu'aux molécules
   dont l'organisation spatiale et structurelle peut-être vue
   comme une adapatation-sélection. La causalité est
   alors diluée dans les mécanismes physico-chimiques
   décrivant le réel. On est alors vraiment dans le
   cadre d'une philosophie mécaniciste, ce qui n'a plus grand
   chose à voir avec le darwinisme, qui est une théorie
   du vivant qui peut s'accommoder d'un vitalisme. Pour des
   détails voir cours de TS , des
   textes annexes sur la sélection
   naturelle et surtout les textes de G. Canguilhem, notamment
   le vivant et son milieu qui pose
   à mon avis le vrai problème philosophique:
   « Chez Darwin, on peut dire que le
   finalisme est dans les mots (on lui a assez
   reproché son terme de sélection) il n'est pas dans
   les choses. Chez Lamarck, il y a moins finalisme que
   vitalisme.»
- mutationnisme : les mutations sont le moteur de
   l'évolution, le passage d'une espèce à
   l'autre se fait par mutation brusque
- neutralisme : les mutations sont "neutres": elles ne se
   traduisent ni par un avantage, ni par un désavantage; la
   sélection naturelle ne fait qu'éliminer les
   mutations les plus nocives
- dans le cadre de l'évolution "génétique"
   gouvernée par les gènes (les gènes comme
   support non plus uniquement de l'information
   génétique (génome codant pour les
   protéines) mais aussi du développement de
   l'organisme (le génome comme programme
   génétique) et à l'échelle des
   individus, le moteur de l'évolution proposé par les
   néodarwinistes est la variabilité
   génétique qui peut présenter plusieurs
   modalités.
   
   
      - microévolution : l'évolution
      génétique est progressive et lente (pratiquement
      continue) notamment par des mutations au niveau des
      gènes de structure
- macroévolution : l'évolution
      génétique est brusque et rapide notamment par
      modifications de gènes de régulation et de
      développement, par des mécanismes chromosomiques
      comme des translocations, duplications....
 
- spéciation : c'est le moteur de
   l'évolution des néodarwiniens qui en font le
   mécanisme de l'évolution à l'échelle
   des populations. En voici un résumé caricatural :
   de nouveaux individus apparaissent au sein des
   populations (l'origine de la diversité se trouve dans la
   variabilité génétique...). Certains sont plus
   performants que d'autres (?) ce qu'ils appellent l'adaptation
   (Y-a-t-il un individu qui ne soit pas adapté à son
   milieu ? Non justement vous répondra-t-on, à moins
   que celui-ci ne se soit déplacé ! ...). Ils sont
   sélectionnés positivement (c'est la sélection
   naturelle ou pression sélective du milieu) car ils se
   reproduisent plus (?) ou mieux (??). Leur isolement reproductif
   (barrière physique) ou géographique (du par exemple
   à la dérive des continents: une ouverture
   océanique par exemple...) en fait une nouvelle
   espèce.
- Stephen Jay Gould, N. Eldredge,
   S. M. Stanley, paléontologistes
   américains, ont proposé dans les années
   soixante-dix, un nouveau modèle d'évolution, dit des
   «équilibres ponctués» selon lequel
   l'apparition de nouvelles espèces est un
   phénomène «rapide» (à
   l'échelle des temps géologiques) et suivi de longues
   périodes de stabilité des formes (ou
   «stases») : on parle aussi d'évolution
   discontinue et saltationniste (ou encore buissonnante), par
   opposition à un modèle continu et gradualiste. Ce
   modèle permettait de réconcilier la macro et la
   microévolution qui divisaient les
   généticiens. Depuis la théorie
   synthétique de l'évolution préfère
   parler d'évolution buissonnante.
- cladisme (méthode cladistique): c'est une
   nouvelle méthode de construction d'arbres
   phylogénétiques (voir cladisme dans le cours
   de TS)
- néolamarckisme : le milieu modèle les
   gènes et peut même provoquer l'apparition de nouveaux
   gènes ; ces modifications génétiques peuvent
   être héréditaires (certains
   généticiens défendent cette hypothèse
   et refusent une interprétation néodarwinienne de la
   macroévolution)
- néodarwinisme ou théorie
   synthétique de l'évolution : les mutations se
   font au hasard (évolution buissonnante) et sont
   triées par la sélection naturelle (pression
   sélective du milieu).
Remarques personnelles:
* De nos jours, l'épistémologie moderne, dans son
effort de travail sur les obstacles épistémologiques,
recherche systématiquement des références
à ces systèmes de pensée historiques. De
nombreux didacticiens des sciences et surtout des sciences de la vie
et de la terre ce sont emparés de ces analyses et cherchent
à retrouver ces obstacles, chez les enfants du primaire. Il
n'est pas rare que dans les interprétations psychanalytiques
des productions d'enfants, on fasse appel à ce type
d'obstacles épistémologiques comme si l'enfant revivait
cette loi biogénétique fondamentale de Haeckel (voir
cours de TS) et passait successivement par
les étapes historiques du développement de la
pensée humaine sur l'évolution des espèces. Je
me demande quelle est la validité de ces analyses. Dire qu'un
enfant présente un obstacle préformiste s'il dessine un
bébé en réduction dans le spermatozoïde
paternel, relève d'un amalgame à mon sens. Il s'agit
pour moi d'une erreur due à une lacune de savoir et qui peut
être comblée par un information ad hoc. Aller rechercher
l'origine de ce dessin dans le subconscient de l'enfant relève
d'une toute autre science que la didactique de la biologie et je le
laisse volontiers à d'autres.
* Certains collègues s'escriment à faire émettre
aux enfants des hypothèses fixistes pour mieux les combattre
et leur "prouver" le transformisme (surtout en lycée).
Étant donné les connaissances variées mais
superficielles de nos enfants, et le discours médiatique sur
l'évolution très uniforme, je pense que l'on ne peut
vraiment les faire réfléchir à ces questions que
si on les aborde par le biais de l'histoire des sciences. Ceci me
semble difficile mais pas impossible au primaire. Voilà un
défi que je suis prêt à relever avec un stagiaire
que cela intéresserait.
Un essai de travail à
faire avec les enfants sur des fossiles afin de documenter
(construire ?) la notion d'évolution (ptérosaures
et premiers oiseaux....) 
2.
formulations-questions-activités
par cycle
La prudence (et parfois l'indécision)
affichée dans mes formulations reflète ma conviction
que dans le domaine de cette science non expérimentale, s'il
n'est pas mauvais de raconter des histoires, il n'est peut-être
pas bon de faire croire aux enfants que c'est une histoire vraie,
même si nous en avons l'intime conviction.
   
      |  | cycle 1 | cycle 2 | cycle 3 | 
   
      | évocations du
         programme:"au début était le rythme"
 | du rythme de l'enfant au rythme
         de la vie :naissance, croissance, mort
 présent-passé -futur
         (une prise de conscience du futur
         comme attente, projet,
         souhait...)
 | du rythme de la vie au rythme de la
         terre (écosystème)les saisons et les rythmes de vie des êtres
         vivants
 présent-passé-futur
         (l'enfant se situe dans le
         passé et le futur proches, et progressivement, par
         rapport à un passé et à un futur plus
         lointains)
 | du rythme de la terre au rythme de
         l'univers (du temps abstrait au temps concret)traces de l'évolution des êtres
         vivants
 | 
   | division sociale et naturelle du temps
         abstrait
         (jour-semaine-mois-année-calendrier-agenda)approche de l'histoire: la famille du passé
         (généalogie) et le patrimoine (histoire des
         hommes), témoignages
 | mouvement apparent du soleil et rotation
         de la terremesure du temps (clepsydre, cadran solaire, appareils
         mécaniques, utilisation d'appareils
         électroniques)
 succession chronologique des événements de
         l'histoire de France replacés dans l'histoire de
         l'Europe et du monde
 | 
   
      | le temps d'avant l'histoire | Certaines histoires sont vraies car elles ont vraiment eu
         lieu par le passé. D'autres histoires sont des
         rêves ou des histoires imaginées qui n'ont
         jamais eu lieu. Ce qui nous aide à savoir si une histoire est
         vraie ou non est d'abord la connaissance de la personne qui
         nous la raconte (on peut lui faire confiance ou ne pas lui
         faire confiance). | L'histoire, période et science, commence
         avec l'apparition de l'écriture. La
         préhistoire* est le temps et la science de
         l'homme d'avant l'histoire.La paléontologie est la science qui
         étudie les êtres vivants du passé. La
         paléoécologie est la science qui
         étudie les écosystèmes du
         passé.
 | 
   | Personne ne peut dire: j'ai créé la
         vie.Comme tous les êtres vivants, l'homme vient à
         la vie par d'autres êtres vivants (parents). On
         imagine donc une chaîne ininterrompue d'êtres
         vivants des plus vieux (ou premiers ?) organismes aux
         êtres vivants actuels.
 La vie vient d'avant l'homme : des êtres vivants
         vivaient probablement avant l'homme. | L'homme a probablement existé avant
         d'écrire (il peut parler et faire, ce qui peut lui
         suffire pour montrer et donc transmettre à ses
         enfants ce qu'il est et ce qu'il a: sa culture): il y a donc
         probablement eu des hommes préhistoriques.Comment savoir qu'un squelette ancien ou un outil
         appartenait à un homme préhistorique ? On a
         des indices, on peut en avoir la conviction mais il ne peut
         pas y avoir de preuve scientifique, expérimentale,
         testable (par une expérience). La préhistoire
         est une science de l'homme qui utilise les sciences
         expérimentales mais qui n'est pas
         expérimentale par sa méthode (on ne fait pas
         d'expériences sur des phénomènes
         passés) : il n'y a donc pas de
         vérité scientifique expérimentale (pour
         laquelle tous les scientifiques seraient d'accord) dans le
         domaine de la préhistoire.
 | 
   | Existait-il quelque chose avant la vie ? Les physiciens
         spécialistes de l'univers (astrophysiciens) ont
         construit des modèles qui font remonter la formation
         de la terre à 4,5 milliards d'années à
         partir d'un nuage de poussières qui se collent les
         unes aux autres. Pour eux, la vie n'apparaîtrait que
         vers 3,5 milliards d'années, une fois
         déposée la couche d'eau des océans
         à la surface de la planète refroidie. Tous les
         scénarios présentés ne sont que des
         histoires qui n'engagent que leur auteur. | 
   | Etude de
         récits** de l'origine du monde :
         contes traditionnels de divers peuples, livre de la
         Genèse (une histoire, une date plus ou moins
         précise, un peuple). | 
   | Comment dater une roche plus ancienne que l'homme
         ?Les scientifiques utilisent deux sortes de méthodes :
         des méthodes logiques (qui comparent des roches entre
         elles) et des méthodes expérimentales (voir
         formulation ci-dessus)
         qui permettent de donner un âge (possible mais jamais
         certain) avec plus ou moins de précision.
 | 
   | Un fossile est la trace ou les restes
         conservés d'un être vivant mort il y a
         très longtemps.Les impressionnants squelettes de dinosaures
         reconstitués dans les musées attestent de la
         vérité historique des formes de vies disparues
         actuellement. C'est le travail des
         paléontologues (paléoécologistes) que
         d'essayer de dater les fossiles le plus
         précisément possible et de retrouver tous les
         indices nous permettant de comprendre comment vivaient les
         organismes du passé ayant laissé ces fossiles.
         Leur principal travail est d'établir des comparaisons
         avec les organismes vivants actuellement.
 | La fossilisation c'est la transformation d'un
         être vivant mort ou de sa trace (empreinte...) en
         fossile. | 
   | Les cadavres actuellement se trouvent dans (ou sur) le
         sol ou dans (ou sur) les sédiments (des lacs ou des
         mers). On trouve donc des fossiles surtout dans les roches
         sédimentaires, formées à partir des
         sédiments. Les fossiles sont rares dans les roches
         sédimentaires et extrêmement rares dans les
         roches métamorphiques et on n'en trouve jamais dans
         les roches magmatiques. La matière organique des
         cadavres ne se retrouve pas dans le fossile (lorsqu'il y a
         beaucoup de matière organique dans un
         sédiment, elle peut s'accumuler et donner des roches
         carbonées (voir
         roches). Mais l'empreinte
         des parties molles peut rester après départ de
         la matière organique. Les structures du cadavre de
         l'être vivant peuvent aussi être
         remplacées par des éléments
         minéraux et devenir petit à petit de plus en
         plus dures et être ainsi conservées (c'est
         l'épigénie: remplacement d'un minéral
         par un autre; mais ce peut-être aussi une simple
         recristallisation d'une partie déjà
         minérale comme une coquille ou un os). Dans certains
         cas, toute trace directe de l'être vivant à
         disparu et l'on n'observe que son moulage qui s'est
         fossilisé. Des cadavres complets de mammouths conservés dans
         la glace ou d'insectes conservés dans l'ambre
         (résine) sont des cas rares de conservation sans
         réelle fossilisation. | 
   | Les plus vieilles formes que certains
         paléontologues pensent actuellement être des
         fossiles sont de minuscules bâtonnets qui apparaissent
         en relief dans des roches très dures (schistes) et
         qui rappellent des bactéries actuelles
         (bactéries bleues). Ils sont datées de
         plus de 1,5 milliards d'années.Les plus vieux fossiles incontestables sont plus gros et
         ressemblent un peu à des insectes ; ils sont
         datés de quelques 500 millions d'années.
 | 
   | Au primaire
         l'intérêt n'est pas, à mon sens,
         d'étudier des concepts et des théories, mais
         bien de donner cette envie d'étudier et de comprendre
         le réel: il faut donc partir des fossiles et
         d'activités qui peuvent aider à comprendre la
         fossilisation. Disposer de matériel
         récolté dans la région est bien
         sûr
         l'idéal.- des fossiles, de toutes les couleurs, de toutes
         sortes de roches (grès, schistes, calcaires
         coquilliers, silex taillés...): pour chacun donner
         son âge estimé
         (le replacer dans une
         frise chronologique affichée... Tavernier p
         371), la roche dont il est
         extrait et donc le sédiment d'où il est issu
         et par là, approcher son milieu de vie, replacer
         l'organisme vivant qu'il rappelle dans la classification des
         organismes actuels
         (faire des
         comparaisons entre ce que l'on trouve à partir de la
         roche et ce que l'on trouve à partir de la
         classification);
 - de l'argile (magasins de fournitures artistiques)
         et des restes d'êtres vivants de toutes sortes
         (feuilles, rameaux, coquilles, mousses...) afin de faire
         comprendre la notion d'empreinte, de moule interne et
         externe (quelques fossiles présentant ces moules
         seraient aussi bienvenus).
 | 
   
      | la formidable hypothèse | L'évolutionnisme ou transformisme
         est une théorie (une grande hypothèse) selon
         laquelle tous les êtres vivants actuels proviennent
         d'êtres vivants anciens peu nombreux et ayant disparu
         actuellement (ancêtres), qui se seraient
         diversifiés. L'évolution biologique
         c'est l'histoire des êtres vivants sur la terre. | 
   
      | la préhistoire* | Aucune connaissance
         exigible là encore mais peut-être faire
         naître ou favoriser cet enthousiasme pour les premiers
         outils ou les premières peintures rupestres; par
         contre un travail sur des moulages de crânes ou sur
         des dessins de squelette n'est à mon avis pas
         adapté au primaire
         :- documents sur des mégalithes : reconstitutions avec
         des maquettes et des textes explicatifs
         suggérant leur histoire
 - documents de peintures rupestres : réalisation d'un
         atelier de peinture sur paroi recouverte de sable
         collé avec des pigments naturels, recherche des
         formes épurées...
 - outils préhistoriques et atelier de taille de
         silex
         (précautions
         particulières du fait du danger des éclats et
         éviter de laisser ensuite ces "faux" dans la
         nature), ou réalisation
         de haches ou lances et faisant une étude sur les
         ligatures (actuellement les ouvrages de préhistoire
         regorgent d'études très sérieuses
         réalisées en dimension réelle et on est
         surpris de l'ingéniosité des
         montages...).
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      | * la protohistoire recouvre la
         connaissance des hommes sans écriture contemporains
         des premiers hommes avec écriture. Certains y voient
         une période de transition, d'autres une
         juxtaposition.** Le but étant de
         s'affranchir de l'idée selon laquelle ces
         récits ne sont que des
         contes et que la vérité
         vient des résultats de la science. C'est le
         sens de ces récits qui fonde
         leur différence: ce n'est pas un problème de
         vérité scientifique: on ne peut pas dire "cela
         s'est passé comme cela" (puisque personne ne peut
         affirmer atteindre cette vérité
         expérimentale à laquelle le scientifique est
         si attaché) mais bien un problème de message:
         qu'est-ce que telle ou telle société
         traditionnelle véhicule dans ces récits ?
         Qu'est-ce que les paléontologues et les
         astrophysiciens apportent à notre vision du
         l'histoire du monde ? (Il faut oser répondre qu'ils
         n'apportent pas la vérité scientifique, qu'il
         n'y a pas de vérité scientifique
         expérimentale pour le passé).
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concepts (de l'objet à la
méthode / l'actualisme /
les datations / l'évolution
des êtres vivants), formulations-questions-activités
par cycle
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