Les Vertébrés : Poissons, Amphibiens, Reptiles, Oiseaux et Mammifères

Environ 60 000 espèces de Vertébrés se répartissent entre les « poissons », majoritaires, et les Tétrapodes. Ce chapitre suit l'ordre évolutif de la conquête du milieu terrestre : nageoires puis membres chiridiens, respiration branchiale puis pulmonaire, anamniotes puis amniotes, poïkilothermie puis homéothermie. Les caractères de chaque classe sont demandés à toutes les sessions, souvent sous forme de tableau.

1. Les Poissons : Chondrichtyens et Ostéichtyens

Les poissons sont des Vertébrés aquatiques à branchies, nageoires (paires : pectorales et pelviennes ; impaires : dorsale, anale, caudale) et corps généralement couvert d'écailles ; ils sont poïkilothermes et forment, avec environ 31 000 espèces, le groupe le plus diversifié des Vertébrés. Les Chondrichtyens (requins, raies, chimères) ont un squelette cartilagineux, des écailles placoïdes (denticules cutanés de même structure qu'une dent), 5 à 7 paires de fentes branchiales visibles sans opercule, une bouche ventrale, pas de vessie natatoire (flottabilité assurée par un foie riche en huile), une fécondation interne grâce aux ptérygopodes du mâle et une nageoire caudale hétérocerque. Les Ostéichtyens ont un squelette osseux, des branchies protégées par un opercule, des écailles dermiques (ganoïdes, cycloïdes ou cténoïdes), une vessie natatoire (ou gazeuse) régulant la flottabilité, une ligne latérale sensible aux vibrations, et le plus souvent une fécondation externe. On y distingue les Actinoptérygiens (nageoires rayonnées, la quasi-totalité des poissons actuels) et les Sarcoptérygiens (nageoires charnues : dipneustes, cœlacanthe), groupe dont sont issus les Tétrapodes.

Deux méthodes de détermination de l'âge sont au programme. La scalimétrie lit sur l'écaille l'alternance de zones claires (croissance rapide, saison chaude) et de zones sombres et serrées (croissance ralentie, saison froide) : une paire de zones correspond à une année de vie. L'otolithométrie utilise les trois paires d'otolithes, concrétions calcaires de l'oreille interne baignant dans l'endolymphe, dont les stries de croissance se lisent sur coupe polie.

2. Les Amphibiens : les premiers Tétrapodes

Les Tétrapodes possèdent deux paires de membres chiridiens (pentadactyles) : membres antérieurs ou scapulaires et postérieurs ou pelviens. Les Amphibiens (environ 6 800 espèces) témoignent du passage à la vie terrestre il y a environ 360 millions d'années et mènent une « double vie » : larve aquatique à branchies, adulte terrestre à poumons, avec une métamorphose spectaculaire chez les Anoures (têtard). Ils sont poïkilothermes, anamniotes (œuf sans annexes protectrices, pondu et fécondé dans l'eau, fécondation généralement externe), à peau nue, humide, glandulaire et richement vascularisée qui assure une part importante de la respiration cutanée, et à cœur à trois cavités (deux oreillettes, un ventricule) avec circulation double incomplète. Trois ordres : les Urodèles (tritons, salamandres), qui gardent leur queue à l'âge adulte ; les Anoures (grenouilles, crapauds, rainettes), sans queue, aux pattes postérieures sauteuses, qui représentent près de 90 % des espèces ; les Apodes ou Gymnophiones (cécilies), serpentiformes et fouisseurs des régions tropicales.

3. Les Amniotes et les Reptiles

Reptiles, Oiseaux et Mammifères sont des Amniotes : leur embryon se développe dans un sac liquidien, l'amnios, accompagné du chorion, de l'allantoïde et de la vésicule vitelline, ce qui affranchit la reproduction du milieu aquatique (œuf à coquille ou gestation utérine) et impose la fécondation interne. On classe les Amniotes d'après les ouvertures (fosses temporales) du toit crânien : anapside (aucune fosse : tortues), diapside (deux fosses : lézards, serpents, crocodiles, oiseaux) et synapside (une fosse : lignée des Mammifères). Les Reptiles sont des Tétrapodes poïkilothermes à peau sèche, couverte d'écailles épidermiques kératinisées renouvelées par mues, pratiquement sans glandes ; ovipares (parfois ovovivipares), à cœur à trois cavités dont le ventricule est partiellement cloisonné, sauf chez les Crocodiliens où le cloisonnement est complet. Quatre ordres actuels : Chéloniens (tortues à carapace), Squamates (lézards, serpents, caméléons), Crocodiliens et Rhynchocéphales (le seul sphénodon de Nouvelle-Zélande).

4. Les Oiseaux : des Amniotes adaptés au vol

Tétrapodes amniotes homéothermes et ovipares (œuf à coquille calcaire), les Oiseaux ont le corps couvert de plumes, phanères kératinisées épidermiques, et une bouche transformée en bec corné sans dents. Les membres antérieurs sont transformés en ailes, les postérieurs supportent seuls le poids du corps. Les adaptations au vol sont multiples : os pneumatiques creux, sternum à bréchet (carène) où s'insèrent les muscles pectoraux, fusion de vertèbres (synsacrum) et de la queue (pygostyle), respiration exclusivement pulmonaire avec des sacs aériens annexés à des poumons tubulaires assurant un flux d'air continu, cœur à quatre cavités avec une seule crosse aortique droite, absence de vessie urinaire et excrétion d'acide urique. La glande uropygienne, au-dessus du croupion, sécrète le sébum d'entretien du plumage. Une plume de contour (penne) comprend un axe (calamus puis rachis) portant l'étendard ou vexille formé de barbes unies par des barbules à crochets (barbicelles). Selon leur position on distingue les rémiges (ailes : primaires sur la main, secondaires sur l'ulna, tertiaires sur l'humérus), les rectrices (queue) et les tectrices (couvertures) ; le duvet assure l'isolation.

5. Les Mammifères

Amniotes homéothermes et vivipares (sauf Protothériens), les Mammifères (environ 5 500 espèces) ont le corps couvert de poils, phanères kératinisées à racine implantée dans un follicule pilo-sébacé du derme, et nourrissent leurs jeunes avec le lait des glandes mammaires. Leur cœur est cloisonné en quatre cavités avec séparation totale des sangs artériel et veineux et une crosse aortique gauche ; les hématies sont anucléées. Le diaphragme, cloison musculaire séparant thorax et abdomen, et les poumons alvéolaires très ramifiés rendent la respiration très efficace. Le crâne est synapside, la mandibule est formée du seul os dentaire articulé sur le squamosal, et l'oreille moyenne compte trois osselets (marteau, enclume, étrier) ; la dentition est hétérodonte (incisives, canines, prémolaires, molaires) et diphyodonte ; un palais secondaire sépare voies aériennes et digestives ; le cerveau, à néocortex développé, est hautement spécialisé. Trois sous-classes très inégales : les Protothériens ou Monotrèmes, ovipares à cloaque (ornithorynque, échidné) ; les Métathériens ou Marsupiaux, dont le jeune naît à l'état embryonnaire et achève son développement dans le marsupium, avec un placenta rudimentaire (kangourou) ; les Euthériens ou Placentaires, immense majorité, dont l'embryon se développe entièrement dans l'utérus grâce au placenta.