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Cours — Biologie

Le monde vivant et sa diversité

Qu'est-ce qu'un être vivant ?

Naît, grandit Se nourrit Se reproduit Les points communs des êtres vivants

Un être vivant se distingue d'un objet inerte par plusieurs points communs :

  • il naît, grandit et meurt ;
  • il se nourrit et respire (échanges avec son milieu) ;
  • il peut se reproduire ;
  • il réagit à son environnement.

On distingue traditionnellement les animaux, les végétaux, les champignons et les micro-organismes (bactéries, etc.), qui peuplent tous les milieux de la planète.

Classer le vivant : une immense biodiversité

La biodiversité désigne la diversité des espèces vivantes sur Terre : on estime qu'il existe plusieurs millions d'espèces, dont une grande partie reste encore inconnue.

  • Les scientifiques classent les espèces selon leurs attributs communs (présence de poils, de plumes, nombre de pattes, mode de reproduction…), pas selon leur ressemblance visuelle.
  • Cette classification s'organise en groupes emboîtés : par exemple, tous les vertébrés ont un squelette interne osseux ou cartilagineux.
  • La biodiversité est aujourd'hui menacée par la déforestation, la pollution et le changement climatique.
Récif corallien abritant une grande diversité d'espèces animales et végétales
Récif corallien, Flynn Reef, Australie — photo Toby Hudson, licence CC BY-SA 3.0

La cellule et la classification du vivant

La cellule : l'unité fondamentale de tous les êtres vivants

Tous les êtres vivants de la Terre (animaux, végétaux, champignons, bactéries) sont construits à partir d'une même brique élémentaire : la cellule.

Une cellule type comprend 3 éléments fondamentaux :

  • La membrane plasmique : la fine frontière extérieure qui protège la cellule.
  • Le cytoplasme : le liquide gélatineux à l'intérieur de la cellule.
  • Le noyau : le centre de commande qui contient les informations génétiques (chez les eucaryotes).
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L'analogie de l'œuf au plat : La coquille/le bord = la membrane, le blanc d'œuf = le cytoplasme, le jaune d'œuf = le noyau !

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Unicellulaire vs Pluricellulaire : Une bactérie est composée d'une seule cellule. Le corps humain en compte plus de 30 000 milliards !

Classer les êtres vivants en groupes emboîtés

Pour classer les êtres vivants de façon scientifique, on utilise des groupes emboîtés basés sur les caractères physiques et anatomiques partagés (attributs) et non sur le lieu de vie ou le régime alimentaire.

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L'analogie des poupées russes (ou boîtes de rangement) : Plus tu ouvres une petite boîte, plus les êtres vivants partagent des caractères précis et sont proches cousins dans l'évolution !

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Exemple : Le chat et le requin ont tous les deux un squelette d'os ou de cartilage (grande boîte des vertébrés). Mais seul le chat a des poils et allaite ses petits (boîte emboîtée des mammifères).

D'où vient la matière des êtres vivants ?

La nutrition des végétaux chlorophylliens

Contrairement aux animaux, les plantes vertes fabriquent elles-mêmes leur matière organique grâce à la photosynthèse :

  • elles prélèvent de l'eau et des sels minéraux dans le sol par leurs racines ;
  • elles absorbent du dioxyde de carbone (CO₂) de l'air par leurs feuilles ;
  • grâce à la lumière et à la chlorophylle (pigment vert), elles produisent de la matière organique et rejettent du dioxygène (O₂).

C'est pourquoi les plantes ont besoin de lumière, d'eau et d'air pour se développer.

Feuille photographiée à contre-jour, laissant voir ses nervures et son réseau de chlorophylle
Feuille de Ficus elastica à contre-jour — photo Julian Herzog, licence CC BY 4.0

La nutrition des animaux

Aliments O₂ CO₂ Nutrition animale : entrées et sorties de matière

Les animaux, eux, ne fabriquent pas leur propre matière : ce sont des êtres hétérotrophes.

  • Ils prélèvent leur matière organique en se nourrissant d'autres êtres vivants (végétaux ou autres animaux).
  • Cette matière est digérée puis utilisée pour grandir, se déplacer et se reproduire.
  • Les relations alimentaires entre espèces forment des chaînes alimentaires : par exemple herbe → lapin → renard.

Nutrition des êtres vivants et chaînes alimentaires

La nutrition des plantes : fabriquer sa propre matière

Pour grandir et produire de la matière vivante, tous les organismes doivent se nourrir :

  • Les végétaux verts (producteurs primaires) : fabriquent leur propre matière à partir d'eau, de sels minéraux du sol, de gaz $\text{CO}_2$ et de la lumière du Soleil (grâce à la photosynthèse).
  • Les animaux (producteurs secondaires) : doivent obligatoirement consommer d'autres êtres vivants (matière organique).
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L'analogie des chefs cuisiniers : Les plantes vertes sont les seules à cuisiner avec l'énergie de la lumière pure du Soleil !

La nutrition animale et les réseaux trophiques

Dans un écosystème naturel, les êtres vivants sont reliés par des chaînes et réseaux alimentaires :

Feuille de chêne $\rightarrow$ Chenille $\rightarrow$ Mésange $\rightarrow$ Épervier

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Le sens de la flèche : La flèche signifie toujours « est mangé par ». Elle montre le trajet de l'énergie et de la matière !

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Les décomposeurs : Vers de terre, champignons et bactéries du sol recyclent les feuilles mortes et cadavres en terreau fertile pour nourrir à nouveau les plantes.