Il existe une diversification écologique considérable des poissons, qui les rend extrêmement hétérogènes sur ce plan. Phan, L., Kautz, R., Leung, E. M., Naughton, K. L., Van Dyke, Y., & Gorodetsky, A. Comment s’en sortir ? Sur l’argument de la tête, le groupe le plus inclusif va pouvoir émerger. Il suffit que les enfants vérifient les attributs (arguments) que présente le mammouth et le placent en fonction : il a une tête, des yeux, un squelette à l’intérieur, une queue, quatre membres, des pavillons aux oreilles et des poils. L'ISO 18459:2015 spécifie déjà « les fonctions et domaines d'application des méthodes d'optimisation biomimétique » quand elles portent des problèmes de résistance de structures porteuses sous des charges statiques et de fatigue. Sacs aériens : sous forme de vessie natatoire (0) ; sous forme de poumons alvéolés fonctionnels (1). en oct 2017 ont réussi à obtenir des textures complexes au relief modifiable sur une « peau » artificielle à base de silicone[41]. Dans ce cas, le groupe que l’on va constituer est celui des espèces de l’échantillon possédant l’état dérivé, à savoir la plume, donc le groupe poulet + canard + pie. L'aquaculture multi-trophique intégrée (ou IMTA :Integrated multi-trophic aquaculture pour les anglophones) est notamment testée en Norvège et au Canada[27]. Elle pourrait être associée à un récif artificiel et/ou à un dispositif de concentration du poisson ; Le velcro est inspiré des crochets de la propagule renfermant les graines de la bardane ; Certains appareils médicaux se sont inspirés de ce que la nature a fait de mieux (et souvent de plus simple) chez les humains. Cependant, les difficultés principales, pour l’enseignant, viendront du rapport qu’il y a entre les ressemblances dues à des convergences évolutives et celles qui attestent une réelle parenté. Des architectes s'intéressent au sujet, la nature étant l'une des sources de certains architectes et décorateurs (avec l'Art nouveau par exemple) Biomimétisme - Architecture influencé par les systèmes de la nature, exposition des bâtiments et projets de l'architecte Moti Bodek, Potsdam, Allemagne. L’analyse cladistique, ou encore la construction d’une classification phylogénétique, permet de prendre conscience qu’une classification n’est plus un art qui enferme son praticien dans l’autorité de son expertise, mais un démarche scientifique qui requiert des postulats, des observations formalisées, transparentes à tout autre classificateur ou utilisateur, des règles du jeu parmi lesquelles l’économie d’hypothèses, des décisions explicites, et surtout, l’exploration d’un champ des possibles (les différents arbres possibles). L’objectif des classifications pertinentes est d’utiliser les bons mots dans les registres adéquats. Ces nouvelles pseudo-ventouses fonctionnent aussi sur terre, restant par exemple collées au mur durant plusieurs semaines de tests. Celui des deux états acquis avant X ne peut pas servir à faire des regroupements au sein de notre échantillon, puisqu’il est déjà présent en dehors, sur d’autres branches de l’arbre de la vie. Par exemple, dans le déroulement phylogénétique, nous avons été vertébrés (il y a 500 m.a.) On peut alors redistribuer les feuilles en deux catégories : Ceux qui ont trié : Des nano- ou micro-robots apparaissent. Méthode de classification évolutionniste, initiée par Willi Hennig, se fondant sur l’apparentement phylogénétique et lui seul. Se dit d’un arbre traduisant des relations de parenté, c’est-à-dire des relations de groupes-frères (qui est plus proche de qui). Le second moteur est l’accès à des classes de caractères auxquelles nous n’avions pas du tout accès avant les années soixante, et, pour des raisons techniques, très difficilement accès avant le dernier quart du vingtième siècle. Il vise à associer la recherche fondamentale dâÃtat, la recherche appliquée, des entreprises et des ONG intéressées par le sujet, au sein d'un projet de développement économique et scientifique de cette science et technique émergente, en favorisant la transdisciplinarité[75]. Guillaume Lecointre est Professeur au Muséum National d'Histoire Naturelle de Paris, Département Systématique et Evolution, Laboratoire "Systématique, Adaptation, Evolution" UMR 7138 CNRS-UPMC-MNHN-IRD-ENS.Adaptation et mise en ligne : Gilles Camus. Ce cahier des charges –parler des origines- n’a pas changé. Espèce ou Taxon que l’on suppose a priori extérieur à l’ensemble des espèces que l’on se propose de classer. Ils sont aussi connectés à un second os parallèle (ulna), puis à des pièces carpiennes plus distales. Au sein des oiseaux, il y a les psittaciformes, les falconiformes, etc. Dans ce dernier cas, « ranger » deviendrait en quelque sorte synonyme de « ordonner ». Terra eco, p. 29-31 - 01/01/2011 Le tri se fait en fonction de la présence/absence du ou des critère(s). Les objectifs de la classification dans le primaire et dans le secondaire sont donc beaucoup plus cognitifs que biologiques : En donnant une collection d’espèces à classer par les élèves, on peut atteindre un certain nombre d’objectifs conceptuels, dont le premier est de classer sur la base de ce que les organismes ont, et non sur ce qu’ils n’ont pas, sur ce qu’ils font, là où ils vivent, ce à quoi ils servent ou encore sur des a priori concernant ce qu’ils sont. Ces mécanismes pourraient « conduire à des technologies sonar et radar intelligents »[60] ; Voies catalytiques nouvelles : des biocatalyseurs pourraient permettre de produire des protéines, des polymères minéraux (biominéralisation) à froid, à pression ambiante et dans de l'eau, en économisant la matière et/ou l'énergie. On n’enseigne plus que le soleil tourne autour de la terre, et pourtant chaque élève voit chaque jour le soleil se lever à l’Est et le soir se coucher à l’Ouest. Depuis des centaines de millions d’années, la nature crée des écosystèmes harmonieux et durables, qui génèrent eux-mêmes les conditions favorables au développement de formes de vie plus … Colonne vertébrale : présence (0) ; absence (1). Or, chez un mammifère, la mandibule est formée du seul os dentaire, lequel s’articule au crâne au niveau d’un autre os, le squamosal. Certains enseignants parlent de « placer », ce qui est juste également. Dents : présence (0) ; absence (1) Ecaille et plume sont homologues a priori en tant que dérivés de l’épiderme dont les bourgeons se ressemblent. L’ontogenèse nous révèle également l’origine des organes. On atteint la fin de l’exercice en épuisant la liste des attributs-arguments qui avait été dressée. Pour les enseignants, la façon d’aborder la classification pourra être différente selon si l’évolution (voir texte Dettaï) est connue comme fait, mieux comme théorie, ou non. C'est un modèle de ventilation et d'isolation. Pour le primaire, une liste collective des organes (ou attributs) observés sur toute la collection est dressée. Le Biomimicry Institute créé par Janine Benyus a beaucoup contribué à diffuser ce concept, de même qu'en Europe le Biomimicry Europa et l'ICDD. Les mathématiciens spécialisés dans la classification nomment cette activité « ranger ». Pour nous, c’est regrouper des objets dans un ensemble, faire un lien entre ces objets qui fait sens. Notons le système d'écoute SKOP développée par une startup française, qui permet d'écouter le coeur, les poumons avec une qualité sonore qualifiée d'excellente par les professionnels. Se dit d’un groupe comprenant un ancêtre commun hypothétique et la totalité de ses descendants connus. On regroupe sur la base de ce que les espèces ont (et pas sur ce qu’elles n’ont pas) et ces attributs sont appelés les arguments de la classification. 3. En 2013, avec l'aide de l'Union européenne[72], la CCI région Nord de France a décidé d'aider 20 PME (via un accompagnement gratuit, après sélection de réponses à un appel à candidatures) à augmenter leur résilience en tant qu'atout « pour sâadapter, anticiper et apprendre afin de trouver des réponses favorables face à lâévolution de son environnement. Les plantes sont une source importante d'inspiration[20] La phytoépuration (et la fongoremédiation) ou la plupart des stations d'épuration s'inspirent des écosystèmes pour épurer l'eau, l'air et les sols. Il est organisé en 4 pôles (Recherche, Congrès/conférences, formation et « Business Campus » (ouvert aux Start Up, PME et TPE, avec des bureaux, services associés et centre de télétravail)[76]. D’autres aboutissent à des noms d’espèces mais signalent, le long du cheminement, des noms de groupes, fonctionnant comme des « balises ». On collecte les représentations, on les affiche toutes. Le cahier des charges modernes des classifications en sciences naturelles est de rendre compte des origines de ce qui existe. Il n’y a que des individus. Notons toutefois que pour certains enseignants, si trier était synonyme de discriminer des objets selon un critère discontinu, ranger consistait à discriminer selon un critère continu. On en trouve par exemple dans les détecteurs, les modules photovoltaïques, les systèmes de filtration, l'isolement et des utilisations médicales. Remarque : on pourra parfois être surpris de trouver dans un musée d’anciens noms comme « poissons », « reptiles », « invertébrés », etc. Une phylogénie est un arbre fondé sur les gènes. En systématique phylogénétique, les extra-groupes font partie des postulats de départ de toute activité classificatoire. L'approche est plus holistique. Les enseignants doivent non seulement faire face à des mots qui viennent de registres non scientifiques (« fruits de mer », « nuisibles », « bétail »), mais aussi à l’héritage culturel reflétant le passé des sciences mais pas la science actuelle (« poissons », « invertébrés », etc.). L’accès à la comparaison de molécules pour faire des phylogénies a débuté timidement dans les années 1965-1970 ; et beaucoup plus massivement à partir de 1990, pour des raisons techniques. Afin de mieux répondre aux besoins de l'exploration spatiale, on cherche des alternatives aux pinces à doigt opposé (inspirés par la main) qui saisissent mal les gros objets ou débris spatiaux ; la ventouse ne fonctionnent pas dans le vide ni les adhésifs chimiques collants peu efficaces aux gammes de températures extrêmes de l'orbite terrestre[51]. Selon une définition vieille de 150 ans, sont homologues des structures qui, prises chez des organismes différents, entretiennent avec les structures voisines les mêmes connexions et les mêmes relations topologiques, et ceci quelles que soient leur forme et leur fonction. Dinneen, S. R., Osgood III, R. M., Greenslade, M. E., & Deravi, L. F. (2016). Attitude consistant à mettre l’Homme au centre de toute chose, auquel toute réalité du monde doit se rapporter. On peut proposer de placer un mammouth dans l’arbre final. Des activités en primaire qui peuvent êtres réinvesties dans le secondaire, La classification, ses critères et ses arguments, En primaire seulement : aborder la causalité sous-jacente (la classification dit quelque chose sur le monde), En primaire seulement : de la classification à l’arbre, Assignation : placer une espèce nouvelle dans la classification, Bibliographie sélective en langue française, Quelques idées fausses et les arguments pour les démonter. Et en 2012-2013, ce thème a été sous la houlette de Dominique Dron l'une des actions des 5 chantiers transversaux du CGDD et de 3 de ses entités (DDD, DRI, SEEID), visant une « économie verte, résiliente et équitable »[3]. Ces ressemblances-là sont des homologies confirmées, ou « homologies secondaires ». Soit créer une séance spéciale pour laisser les enfants dessiner l’arbre eux-mêmes. Les archées sont des micro-organismes unicellulaires procaryotes (il n'y a pas de noyau dans la cellule). D'autres robots pouvant ramper, voler marcher ou courir comme un animal (en portant de lourdes charges, parfois), ou étant capables d'explorer des environnements radioactifs ou extraplanétaire sont mis au point par divers acteurs (ex : JPL, SCHAFT Inc, CMU NREC, l'Université de Drexel, le RoMeLa[34] de Virginia Tech[35] pour le compte de la Nasa/JPL et/ou l'armée (via la DARPA) et en lien avec le MIT (MIT Robot Locomotion Group[36]) des spécialistes de l'intelligence artificielle et des interfaces homme-machine (ex : « Florida Institute for Human and Machine Cognition » ou IHMC). C’est tout le contraire de la clé de détermination, qui, elle, a pour vocation d’être pratique et ne dit rien sur le monde. C'est une piste proposée en 2012 par le Commissariat général au développement durable et le Ministère chargé de l'écologie[3]. Ainsi lâoptimisation structurale permet dâaméliorer une ou plusieurs des propriétés dâun composant (poids, charge, rigidité, durée de vieâ¦), en augmentant au maximum ou en réduisant au minimum leurs valeurs », « de récentes avancées technologiques, notamment lâobservation à l'échelle nanométrique nous a ouvert un champ immense d'investigations prometteuses », « conduire à des technologies sonar et radar intelligents », « assurer la finalité industrielle des technologies développées », « l'une des boîtes à outils de la quatrième révolution industrielle », « économie verte, résiliente et équitable », « les fonctions et domaines d'application des méthodes d'optimisation biomimétique », « à des fins scientifiques, industrielles et éducatives », « pour sâadapter, anticiper et apprendre afin de trouver des réponses favorables face à lâévolution de son environnement. On utilisera des clés sur les feuilles d’arbre ou sur les plantes à fleurs, plus faciles à gérer en identification qu’en véritable classification. Créée dans les années soixante-dix en Australie par Bill Molisson et David Holmgren, la permaculture est un système conceptuel inspiré du fonctionnement de la nature. Il existe aussi des ressemblances obtenues par convergence évolutive, et dont les regroupements vont contredire les regroupements précédents. Un double projet de normalisation industrielle des notions de biomimétique et de biomimétisme a été lancé en 2011 (notamment poussée par l'Allemagne et portée par la France), par une « commission de normalisation AFNOR Biomimétique » présidée par Thibault Prévost avec pour mission de clarifier ces termes pour faciliter la communication entre les développeurs, concepteurs, utilisateurs, ingénieurs et techniciens, financeurs, etc. Dans le cas présent des membranes élastomères sont enrobées de mailles textiles inextensibles et peuvent être plus ou moins « gonflées » pour prendre des formes pré-programmées[43]. Lovins, L. H. (2008). La première des erreurs scientifiques est de se méprendre sur la nature des concepts employés. Cela tient à de multiples raisons sociales et historiques -relevant de l’histoire des hommes comme celle des sciences- qui seraient longues à exposer ici. Processus d’individualisation des lignées évolutives. Cette étape est déjà contrôlée dans le secondaire puisque le tableau utilise d’emblée le bon vocabulaire. Toute classification est arbitraire. Supposons que nous ayons devant les yeux une série d’ensembles emboîtés, avec pour chacun des arguments justifiant leur regroupement. Une classification n’échappe pas à cette règle, mais il faut que les postulats soient explicites. Ressources en sciences de la vie pour les enseignants, La classification du vivant, mode d'emploi, Classer : faire des ensembles argumentés et les nommer, Classer pour parler des origines de ce qui existe, On n’a pas toujours pensé la même choses sur les origines de ce qui existe, Le cahier des charges moderne : construire une phylogénie avant de classer, Comment construire une phylogénie : l’homologie, Les innovations évolutives de l’échantillon sont les marqueurs de l’apparentement exclusif, Polariser les caractères par comparaison avec l’extra-groupe, Poser une question, envisager toutes les réponses possibles, Placer les transformations des caractères sur les arbres, L’arbre final, clé de la classification, clé des homologies, L’arbre retenu nous enseigne quels attributs sont hérités d’un ancêtre commun exclusif, Les bouleversements de nos classifications. chercheurs, architectes, industriels, prospectivistes et certains [Lesquels ?] Elle ne dit rien sur le monde, et donc ne créé ni ne justifie aucun groupe, aucun concept. (2016). Comment faire de la classification sans passer par l'évolution ni pas la phylogénie ? On peut même, expérimentalement, transformer les écailles des tarses des poulets en plumes en ayant injecté de l’acide rétinoïque dans l’embryon à un certain stade de son développement. En effet, au cours du déroulement évolutif, des caractères qui se ressemblent beaucoup peuvent être acquis plusieurs fois indépendamment dans des lignées différentes. Il est argumenté : on met ensemble des objets parce que certaines de leurs propriétés sont partagées par tous (Fig. Dans le gisement de caractères que constitue une collection d’organismes, ils ne prélèvent que les caractères potentiellement informatifs. ((chauve-souris, pigeon) homme) : c et construire une telle séance avec un nombre limité d’échantillons. On différenciera les « écailles soudées » des sauropsides des « écailles libres » des téléostéens. Les fiches ci-dessous ne sont bien évidemment que des évaluations et ne peuvent faire l'économie d'une première observation et d'un premier travail de représentation. De quelle réalité, de quelles propriétés des objets la classification va-t-elle rendre compte ? 4. L’homologie secondaire, c’est l’homologie par ascendance commune, confirmée par l’arbre. Qu’ y a-t-il dans une généalogie ? La cladistique n’admet donc comme valides que les taxons monophylétiques. La bioinspiration permet souvent de « repenser le système de production » en le rendant plus efficace, moins coûteux et moins nuisant vis-à -vis de l'environnement[14], mais en France, le CESE estime qu'il est trop tôt et que l'on manque d'outils appropriés pour faire des évaluations économiques précises des bénéfices attendus. L’arbre le plus parcimonieux nous enseigne que nous avions eu raison. Bio-Optics and Bio-Inspired Optical Materials. (2017) âStretchable surfaces with programmable 3D texture morphing for synthetic camouflaging skins â| Science 13 Oct 2017|Vol. L’embryologie des marsupiaux montre le détachement de pièces cartilagineuses de la mandibule vers la sphère auditive. Un triplet de nombres entiers tel que (3, 4, 5), représentant la longueur des côtés d'un triangle rectangle s'appelle un triplet pythagoricien. Ces convergences évolutives sont dues au fait qu’une bonne partie des contraintes physiques que subissent les espèces sont les mêmes partout. Assigner consiste à replacer cet objet dans le bon ensemble, en observant si ses propriétés correspondent aux justifications données pour chaque ensemble (Figure 5). Cette activité est utilisée dans les clés de détermination d’espèces mais ne constitue en aucun cas une classification. Elle est notamment capable de « Supercontraction » (de 10 à 140 MPa de tension) quand elle s'humidifie (en plusieurs minutes quand l'hygrométrie dépasse 70 %), et plus rapidement quand elle est subitement mouillée[28] ; Les turboréacteurs créés sur le modèle du nautile ; Les parois de douche, les fenêtres auto-nettoyantes et certains revêtements de l'industrie aéronautique[29] ont été créées grâce à la découverte de "l'effet lotus" ; Certains types d'éco-habitat empruntent aux termitières des modèles de matériaux, architecture et/ou système passif de climatisation, qui pourraient dans bientôt aussi bénéficier des principes de construction par fabrication additive (« architecture imprimée ») ; En créant des pantographes en formes d'ailes reproduisant la structure de celles du hibou, le bruit du Shinkansen est diminué, pour le confort des passagers de ce train dont l'avant s'inspire du bec du martin-pêcheur pour gérer au mieux les surpressions en entrée de tunnel ; La robotique bioinspirée teste des robot-calmars[30], robot-poissons ou robot-méduses[31] capables de se déplacer dans l'eau, des robots disposant de tentacules souples (comme ceux d'une pieuvre)[32] ou bien plus fins[33], éventuellement munis d'un sonar imitant (en eau peu profonde) celui des dauphins. Ces discontinuités se sont avérées être des artéfacts d’échantillonnage. En fait, les « reptiles mammaliens » et les découvertes récentes de dinosaures à plumes montrent que cette discontinuité n’existe pas. Pikul et al. Ces balises ont certainement contribué à entretenir la confusion entre clé et classification. En 2007, un rapport du Sénat y voit « l'une des boîtes à outils de la quatrième révolution industrielle »[69]. Un ajustement de vocabulaire est nécessaire (souvent, les « oreilles » sont données pour les « pavillons de l’oreille » ; préférer « membres » à « pattes » chez les tétrapodes ; attention à « ailes » ou à « nageoires » qui font référence à des fonctions, il faudra alors paire préciser les structures avec « ailes membraneuses », « ailes plumeuses », « nageoires rayonnées » ; préférer « tentacules » à « cornes » ou à « antennes » chez les gastéropodes ; le pied de l’escargot n’est pas son ventre, etc.). Deux ensembles de même niveau hiérarchique sont groupes-frères. Par exemple, « invertébrés » (ceux qui n’ont pas les vertèbres), « agnathes » (ceux qui n’ont pas les mâchoires), et même « poissons » (ceux qui ne sont pas « sortis » de l’eau : ceux qui n’ont pas les pattes) ne nous parlent aucunement d’apparentement. C’est donc que l’écaille était, dans l’arbre de la vie, déjà présente avant X. L’écaille est l’état primitif, la plume est l’état dérivé. Constitution de la mandibule : plusieurs os (0) ; un seul os, le dentaire (1) En 1859, Charles Darwin (1809-1882) fixe explicitement le nouveau cahier des charges des classifications en sciences naturelles : comme les espèces ont évolué dans le passé, elles sont plus ou moins apparentées entre elles ; et c’est donc l’ascendance commune qui justifie les groupes fabriqués par la systématique, et non pas « quelque plan inconnu de création ». On encourage l’argumentation d’un ensemble sur la base de multiples arguments. Son ouvrage est traduit pour la première fois en français en 2011 sous le titre Biomimétisme : Quand la nature inspire des innovations durables, aux éditions Rue de l'échiquier. Il existe deux critères utilisés actuellement. Les représentations sur modèle sont souvent étonnantes ! Réciproque (La réciproque est une relation d'implication.) Tout scientifique et tout enseignant de sciences se doit d’initier les élèves à des réalités du monde qui échappe à nos sens. State of the World, 2008, 34. Synonyme de « groupe extérieur ». Si nous émettons une hypothèse d’homologie entre écaille et plume, et si nous assumons pleinement l’évolutionnisme dans la manière de construire une classification, alors l’un des deux états est dérivé de l’autre. En effet, deux lignes d’argumentation se corroborent très fortement pour établir des homologies entre des os de la mandibule reptilienne et des os de l’oreille mammalienne. Pour comprendre Hennig, il faut commencer par réaliser qu’on se propose de classer un échantillon du vivant, et jamais tout le vivant d’un coup. Certains enfants viennent même à dire que les espèces se transforment. On peut replacer ensuite les arguments sur les branches de l’arbre (Figure 10). Ainsi, certains pensent que toute entreprise de modernisation et de perfectionnement de ces savoirs n’est que vanité puisqu’on ne dira jamais « actinoptérygien » ou « téléostéens » chez le poissonnier. Par exemple, le fait d’avoir des vertèbres font se ressembler nos trois espèces, mais cela ne nous dit rien sur « qui est plus proche de qui ? A. Sadeghi, A. Tonazzini, L. Popova, B. Mazzolai, "A Novel Growing Device Inspired by Plant Root Soil Penetration Behaviors", PLoS ONE, 9(2): e90139 doi:10.1371/journal.pone.0090139 (2014). (« Classification, définition et développement de la terminologie de la biomimétique » au travers de deux axes : En mai 2013, l'AFNOR a accueilli 2 jours de réunion du Secrétariat international sur la biomimétique, en défendant plusieurs propositions dâélaboration de normes sur le sujet ; Par ce moyen ils pourraient aussi un jour capturer des débris spatiaux encombrant dangereusement l'orbite terrestre[52]. Ces groupes ne parlent pas d’apparentement car seuls les attributs présent peuvent témoigner de l’ascendance commune. En systématique, diatomées, chaetognathes, rhodobiontes, chlorobiontes, falconiformes, phocidés, talpidés, lumbricidés, nématodes, ruminants, périssodactyles, mammifères, oiseaux sont des concepts phylogénétiques. Théorie de la transformation des espèces au cours du temps.