Fiche de révision : Terrestrialisation et locomotion animale

📋 Plan du Cours

1. Contraintes physiques des milieux
2. Sorties des eaux et exaptation
3. Terrestrialisation des annélides
4. Terrestrialisation des mollusques
5. Sortie des chordés et tétrapodes
6. Posture et locomotion des tétrapodes
7. Organisation des arthropodes
8. Arthropodes et sorties multiples
9. Facteurs de réussite terrestre
10. Diversité locomotrice des arthropodes

📅 Repères chronologiques

1. OrdovicienLa sortie des arachnides est inférée, tandis qu’ils sont bien présents dans les écosystèmes du Dévonien inférieur.
2. Dévonien inférieurLe plus vieux fossile de myriapode est connu.
3. Dévonien supérieurLes tétrapodes ont effectué une sortie unique des eaux.
4. 99 MaUn des plus anciens escargots terrestres est conservé dans l’ambre.

📖 1. Contraintes physiques des milieux

★ À maîtriser

• Dans l’eau, le corps subit principalement la gravité dirigée vers le bas et la poussée d’Archimède dirigée vers le haut.

📌 Selon le principe d’Archimède, tout corps plus léger que le liquide dans lequel il est abandonné reste partiellement au-dessus de la surface. — Traité des corps flottants

• L’eau est environ 100 fois plus visqueuse et 1000 fois plus dense que l’air, ce qui augmente le travail musculaire et modifie la locomotion et la flottabilité.

Compléments

• À 20 °C, l’eau douce contient environ 6,5 mL/L d’oxygène contre 209,5 mL/L dans l’air, soit environ 32 fois plus dans l’air.

• La capacité et la conductivité calorifiques sont de 20 à 3000 fois plus élevées dans l’eau que dans l’air, ce qui influence le métabolisme, la température corporelle et les échanges thermiques.

💡 Astuce mémo

Dans l’eau, flottabilité et viscosité dominent ; dans l’air, la gravité et la dessiccation deviennent majeures.

📖 2. Sorties des eaux et exaptation

🔑 Notions clés & Définitions

• Exaptation : Processus par lequel un caractère existant acquiert une ou plusieurs fonctions supplémentaires ou remplace sa fonction d’origine.

★ À maîtriser

• La terrestrialisation aurait eu lieu dans au moins six grands clades de Bilatériens, mais elle ne concerne pas la majorité des clades de ce groupe.

Compléments

• Les plumes des oiseaux illustrent une exaptation : elles ont d’abord participé à la régulation thermique avant de favoriser le vol.

💡 Astuce mémo

Caractère préexistant → nouvelle fonction → conquête du milieu terrestre.

📖 3. Terrestrialisation des annélides

🔑 Notions clés & Définitions

• Hydrosquelette : Cavité cœlomique remplie d’un liquide sous pression, dont le volume constant permet la déformation des métamères.

📝 Points essentiels

• Les synapomorphies des annélides sont:

  • le prostomium
  • le péristomium
  • le pygidium
  • un appareil circulatoire clos

• Chez les annélides, la terrestrialisation s’est produite au moins trois fois, probablement dans des milieux terrestres marginaux comme les marais côtiers, les lagunes sableuses et les rives fluviales ou lacustres.

• Chez le lombric, les contractions péristaltiques alternent les muscles longitudinaux et circulaires, tandis que les soies assurent l’ancrage au substrat et permettent la progression.

📌 La sangsue n’a pas d’hydrosquelette : son cœlome est comblé par un tissu conjonctif, son corps reste déformable et ses ventouses interviennent dans la locomotion et la nutrition.

💡 Astuce mémo

Annélide à coelome pressurisé ≠ sangsue à coelome comblé et ventouses.

📖 4. Terrestrialisation des mollusques

🔑 Notions clés & Définitions

• Mucus : Gel viscoélastique thixotrope qui facilite le glissement sur les obstacles et l’adhérence aux parois, même verticales.

📝 Points essentiels

• Les synapomorphies des mollusques sont:
  • la cavité palléale
  • les cténidies
  • le manteau
  • la radula

• Quand l’escargot est immobile, son mucus est collant ; lorsqu’il soulève une partie de son pied sous l’effet de la pression, le mucus devient liquide et permet le glissement, puis redevient collant à l’arrêt.

💡 Astuce mémo

Un escargot avance tête en bas grâce à un mucus qui alterne colle et liquide.

📖 5. Sortie des chordés et tétrapodes

🔑 Notions clés & Définitions

• Chorde : Structure dorsale constituée de grosses cellules vacuolisées qui assure un rôle de soutien au moins à un stade du développement des chordés.

• Œuf amniotique : Œuf contenant un embryon entouré par un amnios et une cavité amniotique remplie de liquide, ce qui protège du dessèchement et affranchit la reproduction du milieu aquatique externe.

★ À maîtriser

📌 Chez les amphibiens, le développement des têtards dans l’eau maintient une dépendance importante au milieu aquatique.

Compléments

• Les chordés possèdent au moins à un stade du développement un système nerveux central creux, organisé en tube dorsal.

💡 Astuce mémo

Chorde → membres chiridiens → tétrapodes → amniotes.

📖 6. Posture et locomotion des tétrapodes

★ À maîtriser

• Le membre chiridien comprend: un stylopode, un zeugopode, un autopode, un basipode, un métapode et un acropode dans l’autopode

• Les membres des tétrapodes ont été réutilisés et modifiés pour de nouvelles fonctions, ce qui illustre une histoire d’exaptation.

📌 La posture parasagittale place les membres sous le corps et permet une course plus rapide grâce à des mouvements plus amples.

Compléments

• La marche existait déjà dans l’eau, notamment lors des déplacements sur le fond, avant la sortie des tétrapodes vers le milieu terrestre.

• Le passage d’une flexion horizontale à une flexion verticale de la colonne vertébrale augmente également la vitesse de course des tétrapodes.

💡 Astuce mémo

Posture rampante : membres écartés ; posture parasagittale : membres sous le corps et course plus rapide.

📖 7. Organisation des arthropodes

🔑 Notions clés & Définitions

• Exosquelette : Cuticule rigide constituée de plaques articulées, servant de soutien, de protection et de point d’insertion aux muscles.

📝 Points essentiels

• Les arthropodes constituent un groupe très diversifié comprenant plus d’un million d’espèces, notamment des insectes, crustacés, mille-pattes et araignées.

• Les caractères généraux des arthropodes sont:

  • des pattes articulées
  • un squelette externe
  • un corps segmenté
  • des yeux composés

📌 La rigidité de l’exosquelette empêche une croissance continue et impose une croissance par mues successives.

📌 Contrairement aux annélides, les arthropodes n’ont pas d’hydrosquelette, ont perdu les muscles circulaires et possèdent un cœlome réduit ainsi qu’un vaste hémocoele.

💡 Astuce mémo

Un corps segmenté porte des appendices articulés sur un exosquelette rigide.

📖 8. Arthropodes et sorties multiples

★ À maîtriser

• Les arthropodes ont réalisé plusieurs sorties indépendantes des eaux, notamment chez les myriapodes, les arachnides, les crustacés isopodes et les hexapodes.

• Une sortie des crustacés isopodes, qui comprend les cloportes, est située au Carbonifère, mais les cloportes restent dépendants des milieux humides et la majorité des espèces d’isopodes est marine.

Compléments

• Arthropleura armata, un myriapode géant du Carbonifère, mesurait 2,5 m de long pour un poids estimé de 50 kg.

💡 Astuce mémo

Myriapodes → arachnides → isopodes → hexapodes : plusieurs conquêtes terrestres indépendantes.

📖 9. Facteurs de réussite terrestre

🔑 Notions clés & Définitions

• Métamérie hétéronome : Regroupement de métamères en unités morphologiques et fonctionnelles appelées tagmes, associé à la spécialisation des métamères et des appendices.

★ À maîtriser

📌 La cuticule sert d’exosquelette contre la gravité, de point d’insertion musculaire et de protection contre les prédateurs, la perte d’eau et les rayons ultraviolets.

• La modification de la forme d’un appendice peut changer rapidement sa fonction, par exemple transformer un appendice de nutrition en appendice de locomotion et faciliter l’adaptation à un nouvel environnement.

Compléments

• La cuticule des arthropodes comprend:
  • une épicuticule
  • une exocuticule
  • une endocuticule
  • un épiderme sous-jacent

💡 Astuce mémo

Cuticule protectrice + métamérie spécialisée → soutien, protection contre l’eau et adaptabilité.

📖 10. Diversité locomotrice des arthropodes

★ À maîtriser

• Chez les insectes, la démarche en tripode coordonne trois pattes en appui et permet une marche efficace sur des surfaces en trois dimensions.

• Les quatre groupes de métazoaires étudiés sont:

  • les annélides
  • les mollusques
  • les chordés
  • les arthropodes

Compléments

• Les appendices des insectes possèdent des propriétés adhésives qui contribuent à l’efficacité de leur marche sur des surfaces en trois dimensions.

• La limule vit au fond d’eaux peu profondes, entre 5 et 10 mètres, et la femelle vient à terre une fois par an au début de l’été pour déposer quelques milliers d’œufs.

💡 Astuce mémo

Appui coordonné des pattes → stabilité → marche efficace sur des surfaces complexes.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des sorties des eaux