TP-Pal G233 - Introduction - Trilobites & Echinodermes [PDF]

Zitiervorschau

Travaux pratiques de paléontologie

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Semestre 3, Module G233 Badre ESSAFRAOUI 2018/2019

OBJECTIFS DES TP Reconnaissance de quelques groupes d’Invertébrés marins fossiles, c'est-à-dire :  savoir reconnaître le plan anatomique auquel appartient un fossile ;  savoir positionner un fossile dans la classification des organismes ;  savoir faire un dessin d’observation légendé (anatomie) ;  connaître l’intérêt des fossiles (biostratigraphie, paléoécologie...). PROGRAMME DES SEANCES Séance 1 : Embranchements des Arthropodes (Trilobites) et des Echinodermes (Échinides, Crinoïdes) Séance 2 : Embranchement des Mollusques (Céphalopodes) Séance 3 : Embranchements des Mollusques (Lamellibranches) et des Lophophoriens (Brachiopodes) DEROULEMENT DES SEANCES Présentation du groupe par l'enseignant ; Observations et dessins des fossiles mis à disposition. EVALUATION DES CONNAISSANCES Comptes rendus de TP (ramassés et notés pour chaque séance) ; Colle de fin de TP (séance n° 4) ;

INTRODUCTION A LA PALEONTOLOGIE 1. Paléontologie (mot créé en 1825 ): • Paléo, du grec palaios (παλαιος) qui signifie ancien ; • Onto, du grec ontos (οντος), vie, être ; • Logie, du grec logos (λογος), le discours, la science.

C’est la science, littéralement, qui étudie les traces et les restes d’organismes ayant vécu dans le passé. Ces traces sont appelées fossiles, on les rencontre essentiellement dans les formations sédimentaires.

INTRODUCTION A LA PALÉONTOLOGIE 2. Fossilisation Après la mort des organismes, leur corps subit, à l’air libre, toute une série de processus qui vont limiter la qualité de leur préservation, ceci sous l'action des agents destructeurs physico-chimiques (atmosphérique, dissolution) ou biologiques (attaque bactérienne). Toutefois, certains organismes échappent à ces processus de destruction et seront conservés par des processus de fossilisation. Un fossile (dérivé du verbe latin fodere : fossile) signifie, littéralement, qui vient de la terre. Les fossiles sont les restes ou les empreintes d’organismes ayant vécu dans le passé, ils sont préservés dans les sédiments. Un fossile se présente sous la forme de : -Vestiges anatomiques animales ou végétales : momies, parties dures, empreintes de parties dures, moules internes, moules externes….. -Restes biogéniques : pelotes fécales ou œufs. -Traces : traces de déplacement et d'habitats (pistes, terriers, perforations) et aussi les témoignages d'autres activités biologiques (nutrition, reproduction).

INTRODUCTION A LA PALÉONTOLOGIE 3. Processus de fossilisation La fossilisation dépend de : 



La constitution des organismes:  parties dures (coquilles, tests, squelettes) ==> bon potentiel de conservation  parties molles (chair) ==> rarement conservées

Un enfouissement rapide et abondant: - Protège le cadavre principalement de l'oxygène.

Un milieu de sédimentation adéquat: - Taille des grains :  calcaire fins  détritique grossier - Présence de substances conservatrices (sels minéraux).  Le mode de vie de l'organisme: - Un organisme vivant dans des terriers, ou enfoui aura plus de chance d'être conservé. Généralement les organismes marins ont plus de chance d’être mieux conservé que les organismes terrestres. 

INTRODUCTION A LA PALÉONTOLOGIE 3. Processus de fossilisation Le processus de fossilisation est un processus complexe, et qui nécessite des conditions physico-chimiques précises.

Les modalités de la fossilisation sont : La minéralisation : Les parties molles de l'organisme disparaissent et les parties dures (squelette, coquilles) sont lentement transformées. La matière minérale initiale est remplacée par une autre sans que l'on puisse pour autant observer de modifications morphologiques : c'est l'épigénie. (silicification, calcification, carbonification, pyritisation, phosphatisation). L’incrustation : L'organisme est rapidement recouvert par une fine couche de sédiment qui réalise un moule externe très fin (exemple d'une méduse dans un grès).

•Processus de fossilisation : cas courants Comment se forment les fossiles ? Coquille d'origine

Enfouissement Minéralisation secondaire

Sédiment

Fossiles avec remplissage

sans remplissage

Dissolution

Moule externe

Dégagement

Dégagement Fossiles

Moule interne Moule interne minéralisé

• Processus de fossilisation : exemples Comment se forment les fossiles ?

Coquille d'origine

Moule externe de bivalve avec remplissage

sans remplissage

Ammonite pyritisée

1 cm

Moule interne de bivalve Moule interne de gastéropode

INTRODUCTION A LA PALÉONTOLOGIE 3. Processus de fossilisation Comment se forme un fossile ?

Mort de l’animal

Enfouissement la carcasse, rapidement recouverte de sédiments apportés par les eaux.

L’érosion fait monter le fossile en surface

Décomposition de la MO et conservation du squelette par la suite la Diagénèse, ou le squelette sera minéralisé et fossilisé

INTRODUCTION A LA PALÉONTOLOGIE 3. Processus de fossilisation Condition exceptionnelle de fossilisation La conservation des tissus mous existe dans certains milieux très favorables : (glace ; ambre ; sel ; bitume ; sédiments fins ; …) 

 

Mammouths dans la glace de Sibérie, trouvés conservés en totalité, même le contenu stomacal ; Insectes prisonniers dans l'ambre ; Dans les sédiments fins, même si les tissus disparaissent, ils peuvent marquer la roche et délimiter les contours de l'organisme….

Mammouth dans la glace

Insectes dans l’ambre

Poisson dans le calcaire

Batracien dans diatomite

INTRODUCTION A LA PALÉONTOLOGIE 4. Utilisation des fossiles : On distingue deux grandes catégories: Les fossiles de faciès Les fossiles stratigraphiques 

Les fossiles de faciès: sont caractéristiques d'un environnement particulier et permettent donc de reconstituer les milieux écologiques anciens.

On peut identifier différents types de mode de vie (habitats) : • aquatique: qui vit dans l’eau.  marin: qui vit dans l’eau de mer.  dulçaquicole : qui vit dans les eaux douces (lacs, rivières,…).

INTRODUCTION A LA PALEONTOLOGIE 4. Utilisation des fossiles : 

Les fossiles stratigraphiques: sont caractéristiques d'une époque donnée et permettent donc de déterminer l'âge des couches.

Un bon fossile stratigraphique doit rassembler les qualités suivantes: - Rapidité des changements évolutifs : pour une plus grande résolution de l'échelle (période d'existence est courte) - Espèce pélagique et/ou planctonique : facilite la répartition mondiale de l'espèce - Grande répartition géographique : rend le fossile plus universel (coloniser de vastes territoires) - Indépendant des conditions locales (ubiquiste) : autrement ce serait un fossile de faciès - Petite taille : facilite sa conservation

• Si espèce à évolution lente On la retrouve identique sur de longues périodes de temps Mauvais fossile stratigraphique

• Si espèce à répartition géographique limitée (espèce endémique) Ne permet pas de corrélation d'une région à l'autre Bon fossile stratigraphique

• Évolution rapide (faible répartition dans le temps) • Vaste répartition géographique • Grande fréquence (nombreux individus à un instant T)

• Exemples de bons fossiles stratigraphiques: Trilobites : Paléozoïque Ammonites : Mésozoïque

Nummilites : Mésozoïque Hominidés : Quaternaire

INTRODUCTION A LA PALEONTOLOGIE 5. Classification: La classification des êtres vivants et des fossiles s'appelle la taxinomie ou taxonomie. Lorsqu'on découvre un fossile, quelque soit, il faut lui donner un nom en utilisant la nomenclature binomiale. Par exemple : Homo sapiens, c'est-àdire le Genre et l'espèce. Les conventions définissent ces deux termes à écrire en italique, le genre avec une majuscule, l'espèce avec une minuscule.

Les organismes sont classés selon leurs différences, ressemblances et caractéristiques dans plusieurs groupements. Du plus éloigné au plus précis : règne, embranchement ou phylum, classe, ordre, famille, genre et espèce.

Taxonomie et systématique…. Le père de la taxonomie Carl Linné (1707-1778)

Classification selon la hiérarchie suivante: Règne : Animalia

Phylum, division ou embranchement (selon le code de nomenclature) : Arthropoda Classe : Trilobita Ordre : phacopida Famille : phacopidae Genre : Phacops Espèce : speculator

Nomenclature binomiale (cf. Linné 1758) Nom français : Phacops

Phacops speculator

DESCRIPTION ANATOMIQUE Les TP vont consister à faire des dessins d’observation annotés. Vous serez donc amenés à employer le vocabulaire fondamental permettant de décrire et d’orienter un animal :

Nom Avant Arrière Coté (gauche / droite) Dos Ventre Extérieur Intérieur

adjectif associé antérieur postérieur latéral (gauche / droite) dorsal ventral externe interne

On utilise le même vocabulaire pour décrire le type de vue d’un dessin d’observation : vue dorsale, vue ventrale, vue latérale gauche, vue antérieure, … EVITEZ les expressions « vue de profil », « vue du haut », « vue de derrière » etc… Le plan de symétrie bilatérale est aussi appelé plan sagittal. Il divise l’organisme en deux parties identiques : gauche et droite.

Embranchement

Arthropodes

Embranchement (Phylum) des Arthropodes • Généralités: Etymologie : arthron (articulation), podos (pied), car leurs pattes sont constituées de plusieurs segments (ou articules) articulés entre eux. Taxinomie : C’est l’embranchement le plus diversifié et celui qui compte le plus de membre dans la nature actuelle (80 % des animaux actuels sont des arthropodes, principalement des insectes). Plan d’organisation des arthropodes: Les arthropodes sont caractérisés par :

 Un corps segmenté en métamères, divisé en 3 parties : pygidium ; thorax et céphalon (les deux derniers parfois fusionnées en céphalothorax).  Des appendices appariés dédiés à la locomotion, la respiration et l’alimentation.  Une croissance discontinue, ponctués de mues.

Exemples de phylogénie des arthropodes

Embranchement (Phylum) des Arthropodes • Généralités: Mode de vie : Chez les arthropodes, on rencontre presque tous type de milieu de vie (aquatiques et terrestre) sous tous les climats, altitudes et profondeurs et des modes d’alimentations. Actuellement on connaît plusieurs exemples comme les scorpions, les insectes et les crustacés.

Arthropodes de différentes classes: un Trilobite, un euryptéride, un scorpion, un crustacé, un myriapode et un insecte.

Classe

Trilobites

Embranchement des Arthropodes Classe : TRILOBITES • Généralités: Etymologie (= du latin tri = trois et lobus = lobe), leur nom vient du fait que leur corps est formé de trois lobes.

Les Trilobites constituent une classe d’Arthropodes rencontrés exclusivement dans les sédiments marins de l'Ėre Paléozoïque (Cambrien-Permien).

Ce sont de bons fossiles stratigraphiques. Leur taille oscille entre 1 mm et 70 cm chez quelques formes géantes comme Uralichas, la moyenne se situant plutôt entre 2 et 10 cm de long.

Embranchement des Arthropodes Classe : TRILOBITES • Mode de vie :  Exclusivement marins

 de la zone littorale à la zone bathiale (500-600 m) fossiles présents dans : - des calcaires, - des argiles - des schistes  abondants sur les plateformes  Détritivores  se nourrissent de matières organiques sur les fonds marins

 Benthiques, épibenthiques, endobenthiques (fouisseurs, vagiles) - céphalon et pygidium transformés en bouclier - yeux réduits ou absents, - sans épines pleurales  Pélagique (nectonique) - large céphalon, - grandes épines pleurales, - glabelle gonflée jouant le rôle de flotteur

Épines: organes de flottation

Embranchement des Arthropodes Classe : TRILOBITES • Morphologie du trilobite: La carapace dorsale des Trilobites se divise longitudinalement en 3 lobes (d’où le nom de Trilobites): on distingue un lobe médian (= rachis) entouré de 2 lobes latéraux (= plèvres) soit d’un lobe pleural gauche et d’un lobe pleural droit. De même, le corps d’un trilobite comprend 3 parties antéro-postérieures qui sont, le céphalon, le thorax, et le pygidium. Tous les trilobites possèdent cette anatomie fondamentale, et la très grande majorité des structures préservées se trouvent sur la face dorsale.

Lobe Lobe pleural axial gauche

Lobe pleural droit

Morphologie simplifiée d’un Trilobite (vue dorsale )

Embranchement des Arthropodes Classe : TRILOBITES • Morphologie du trilobite: Au niveau du céphalon, le lobe axial forme une partie renflée appelée la glabelle. Elle est souvent parcourue par des sillons glabellaires délimitant les lobes glabellaires qu’il ne faut pas confondre avec les yeux ! Le plus postérieur de ces lobes est souvent bien marqué et porte le nom d’anneau occipital (il fait encore partie du céphalon). Latéralement, la glabelle est en contact avec les joues fixes. Les joues fixes sont séparées des joues libres par une suture faciale, parfois visible, et qui passe toujours en arrière de l’œil. Cette suture faciale est très utile en systématique. Morphologie et terminologie du squelette des Trilobites

Embranchement des Arthropodes Classe : TRILOBITES • Morphologie du trilobite: Les trilobites ont fondamentalement 1 paire d’yeux composés, toujours positionnés sur les joues libres. L’angle postéro-latéral du céphalon est appelé l’angle génal. Il peut se poursuivre par épine nommée la pointe génale.

Embranchement des Arthropodes Classe : TRILOBITES • Morphologie du trilobite: Les trilobites ont fondamentalement 1 paire d’yeux composés, toujours positionnés sur les joues libres. L’angle postéro-latéral du céphalon est appelé l’angle génal. Il peut se poursuivre par épine nommée la pointe génale. Au niveau du thorax, le lobe axial est appelé axe thoracique alors que les lobes pleuraux forment les plèvres. Le thorax comprend de 2 à 44 segments transversaux très semblables entre eux. La partie médiane de chaque segment est nommée anneau axial, alors que les parties latérales sont les pleurites. Deux pleurites successifs sont séparés par un sillon interpleural (correspondant à la limite entre deux segments) et chaque pleurite peut être parcouru par un sillon pleural.

Anatomie d’un segment thoracique du corps d’un Trilobite

Embranchement des Arthropodes Classe : TRILOBITES • Morphologie du trilobite: Enfin, le pygidium comprend un nombre variable de segments soudés entre eux. Le dernier segment porte parfois une épine caudale. Au niveau du pygidium, le lobe axial porte le nom d’axe pygidial.

Morphologie et terminologie du squelette des Trilobites

Embranchement des Arthropodes Classe : TRILOBITES • Morphologie du trilobite: Enfin, le pygidium comprend un nombre variable de segments soudés entre eux. Le dernier segment porte parfois une épine caudale. Au niveau du pygidium, le lobe axial porte le nom d’axe pygidial.

Notez que la face ventrale, portant les antennes, la bouche et les appendices articulés, est très rarement préservée.

Face ventral de trilobite

Embranchement des Arthropodes Classe : TRILOBITES • Postures de vie

Posture de vie

Posture de repos

Posture enroulée : La volvation C’est un enroulement du corps, certainement pour se protéger des prédateurs.

Mue

Traces de locomotion (cruziana)

Embranchement

Echinodermes

Embranchement des Echinodermes • Généralités: Etymologie :

Échino (épineux), derm (peau) à cause de leur tégument dur hérissé de piquants calcaires. Leur nom signifie donc, littéralement, à peau épineuse . Ils sont apparus il y a ≈ 600 millions d’années (Édiacarien), ils se sont rapidement diversifiés entre le Cambrien et le Silurien (de − 540 à − 430 millions d’années), avec des groupes aux morphologies variées et parfois étranges.

Répartition stratigraphique des Echinodermes

Embranchement des Echinodermes • Généralités:

Taxinomie : Il existe actuellement 5 classes d'échinodermes (plus de 6700 espèces). Pour le passé, on dénombre une vingtaine de classes ayant existées. L’embranchement est subdivisé, actuellement, en 5 classes : Les crinoïdes (lis de mer) ; Les échinides (oursins) ; les astérides (étoiles de mer) ; les ophiurides (ophiures) ; les holothurides (concombres des mers).

crinoïdes

échinide

astéride

ophiuride

Holothuride (fossilisation rare)

Embranchement des Echinodermes • Généralités:

Plan d’organisation des Echinodermes: Les échinodermes sont des organismes exclusivement marins et caractérisés par une symétrie radiaire, généralement pentaradiée (ordre 5), parfois masquée secondairement par une symétrie bilatérale. Ils ont un exosquelette formé de plaques juxtaposées avec des radioles (piquants) articulées. Une autre particularité des Échinodermes est leur système ambulacraire ou aquifère, soit un système interne de canaux remplis d’eau de mer et servant à certaines fonctions, notamment locomotrices.

Embranchement des Echinodermes • Généralités: Mode de vie :

Les échinodermes sont répartis selon deux types structuraux adaptatifs fondamentaux : • Les Pelmatozoaires ou échinodermes généralement fixés (crinoïdes : lis de mer fixée ) ; • Les Eleuthérozoaires ou échinodermes libres (oursins, étoiles de mer, ophiures et holothuries). Les échinodermes sont des organismes marins benthiques, libres (sauf les crinoïdes dont la plupart vivent fixés sur des substrats). Ils occupent des habitats variables, littoraux à abyssaux. Les astérides et les ophiurides sont prédateurs. Certaines étoiles de mer s’attaquent aux coquillages bivalves. Les échinides sont brouteurs (sur les rochers) ou saprophages (enfouis dans le substrat), certains holothurides (concombre de mer) sont fouisseurs. Les crinoïdes et certains holothurides sont suspensivores.

Embranchement des Echinodermes • Généralités:

Deux classes sont très importantes en paléontologie: les Crinoïdes, surtout pour ce qui concerne la biostratigraphie du Paléozoïque, et les Echinides qui apparaissent à l’Ordovicien mais se développent surtout à partir du Mésozoïque.

Les Crinoïdes

Les Echinides

Embranchement des Echinodermes Classe : Echinides (oursins) Oursins réguliers

Embranchement des Echinodermes Classe : Echinides (oursins) Oursins irréguliers

Morphologie générale d’un oursin irrégulier. Gauche : vue ventrale; droite : vue dorsale.

Embranchement des Echinodermes Classe : Crinoïdes

Fiche méthodologique Cette fiche de travail définit la méthodologie à adopter pour toutes les séances de TP de paléontologie. Elle doit donc être employée à chaque séance. Cette fiche précise également les critères qui sont utilisés pour la notation des séances (contrôle continu + colle).

- Dessin : Titre: Dessin d’observation d’un "classe"(genre) en vue « dorsale, ventrale, antérieure,… " Légende: Échelle: x1, x2,…

- Embranchement

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- Classe

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- Sous-classe

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- Genre

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- Symétrie

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- Milieu de vie

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- Mode de vie

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- Forme

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- Âge

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