Fiche de cours
L'évolution de la biodiversité et les crises biologiques
- Fiche de cours
- Quiz et exercices
- Vidéos et podcasts
Objectif(s)
- Constater les variations de la biodiversité au cours des temps géologiques.
- Retracer l’histoire de l’évolution de la biodiversité depuis l’apparition de la Vie, il y a -4 Ga.
- Comprendre les raisons de ces variations.
Points clés
- La biodiversité est un paramètre qui varie au cours des temps géologiques, même si elle semble stable à l’échelle humaine (temps géologique extrêmement court).
- Cette variation est due à des modifications brutales des conditions climatiques et physiques qui vont conduire à un profond déséquilibre. Un grand nombre d'espèces ne sont plus favorisées dans ces nouvelles conditions et elles s’éteignent au profit d’autres espèces qui étaient jusqu’alors minoritaires.
- Aujourd’hui, de par son activité, l’Homme perturbe les écosystèmes et observe à son échelle une diminution de la biodiversité. Ce qui nous laisse présager qu'une sixième crise biologique est déjà en route.
La biodiversité actuelle ne reflète qu’un
instant t de l’histoire de la Vie. En
étudiant les fossiles emprisonnés dans les
roches sédimentaires, on sait aujourd’hui que
des espèces ont vécu par le passé et ont
disparu.
1. Histoire de l'évolution de la
biodiversité au cours des temps géologiques
a. La preuve d'une évolution de la
biodiversité
Si l'on compare les espèces animales et
végétales vivants à deux temps
géologiques différents, on constate que
certaines ont disparues, et que d’autres sont
apparues.
Les espèces se succèdent au cours des
temps géologiques.
Prenons l’exemple de la forêt
marécageuse de Montceau-les-Mines
présente au Carbonifère (-304
à -300 Ma). On a retrouvé sur ce site les
fossiles de plus de 200 espèces de
végétaux et ceux d’une
cinquantaine d’espèces animales. On
constate que parmi ces derniers, 49%
correspondent à des espèces
d’arthropodes. Les autres sont des
vertébrés et des
mollusques.
Parmi les végétaux, on ne trouve pas d’angiospermes (plantes à fleurs) mais plutôt des fougères et quelques conifères.
La majorité de ces espèces fossiles ont disparues aujourd’hui. Par contre, on retrouve actuellement certaines espèces qui leur sont proches.
Si on étudie maintenant les fossiles trouvés sur le site de Messel (en Allemagne) recouvert par un lac niché au cœur d’une forêt tropicale à l’Eocène (-50 à -45 Ma) on trouve des arbres fruitiers, des fougères et une faune variée comprenant notamment des petits mammifères.
Parmi les végétaux, on ne trouve pas d’angiospermes (plantes à fleurs) mais plutôt des fougères et quelques conifères.
La majorité de ces espèces fossiles ont disparues aujourd’hui. Par contre, on retrouve actuellement certaines espèces qui leur sont proches.
Si on étudie maintenant les fossiles trouvés sur le site de Messel (en Allemagne) recouvert par un lac niché au cœur d’une forêt tropicale à l’Eocène (-50 à -45 Ma) on trouve des arbres fruitiers, des fougères et une faune variée comprenant notamment des petits mammifères.
En 2010, on dénombre environ 1,76
million d’espèces vivantes
connues.
b. Les grandes étapes de l'évolution
de la biodiversité
La Terre s’est formée il y a –4,5
Ga. L’activité volcanique qui
régnait à l’époque permet la
formation d’une atmosphère primitive riche
en dioxyde de carbone. Au cours de son refroidissement,
la vapeur d’eau contenue dans
l’atmosphère se condense et donne
naissance aux océans. C’est dans ces
océans que la Vie apparaît il y a -4
Ga.
Cette Vie est tout d’abord unicellulaire. La photosynthèse va lui permettre de se diversifier dans les océans.
Les Algues apparaissent il y a -600 Ma en même temps que les premiers animaux pluricellulaires. Les premiers vertébrés apparaissent au Cambrien (-540 à -500 Ma).
Les poissons à nageoires rayonnées apparaissent il y a -420 Ma et les poissons à squelette cartilagineux il y a -410 Ma.
L’accumulation de dioxygène dans les océans puis dans l’atmosphère conduit à la formation de la couche d’ozone, étape clé pour que la vie terrestre se développe.
Les premières plantes terrestres qui apparaissent vers -430 Ma sont proches des mousses. Les premières plantes ligneuses, proches des fougères apparaissent quant à elles vers -380 Ma.
Les premiers animaux à conquérir la surface terrestre sont les arthropodes (vers -400 Ma) puis apparaissent les premiers amphibiens (-240 Ma).
Les mammifères apparaissent vers -205 Ma et les oiseaux vers -150 Ma.
Cette Vie est tout d’abord unicellulaire. La photosynthèse va lui permettre de se diversifier dans les océans.
Les Algues apparaissent il y a -600 Ma en même temps que les premiers animaux pluricellulaires. Les premiers vertébrés apparaissent au Cambrien (-540 à -500 Ma).
Les poissons à nageoires rayonnées apparaissent il y a -420 Ma et les poissons à squelette cartilagineux il y a -410 Ma.
L’accumulation de dioxygène dans les océans puis dans l’atmosphère conduit à la formation de la couche d’ozone, étape clé pour que la vie terrestre se développe.
Les premières plantes terrestres qui apparaissent vers -430 Ma sont proches des mousses. Les premières plantes ligneuses, proches des fougères apparaissent quant à elles vers -380 Ma.
Les premiers animaux à conquérir la surface terrestre sont les arthropodes (vers -400 Ma) puis apparaissent les premiers amphibiens (-240 Ma).
Les mammifères apparaissent vers -205 Ma et les oiseaux vers -150 Ma.
2. Les causes de l'évolution de la
biodiversité au cours du temps
On constate que les conditions du milieu sont
déterminantes pour l’évolution de la
biodiversité. Des événements
géologiques importants tels que des
éruptions volcaniques ou le déplacement des
continents (tectonique des plaques) peuvent être
à l’origine de grands changements
climatiques à la surface de la Terre.
a. Définition d'une crise biologique.
Une crise biologique est un phénomène
d'extinction répondant à plusieurs
critères :
- l'extinction doit toucher un large nombre de
taxons.
- elle doit se produire sur une large surface géographique.
- se dérouler sur un laps de temps court à l'échelle des temps géologiques : de l'ordre de la centaine de milliers d'années.
Les crises sont donc caractérisées par une forte extinction des espèces mais jamais à leur éradication totale, elles sont toujours suivies d'une période de forte re-colonisation des milieux accompagnée d'apparitions de nouvelles espèces.
- elle doit se produire sur une large surface géographique.
- se dérouler sur un laps de temps court à l'échelle des temps géologiques : de l'ordre de la centaine de milliers d'années.
Les crises sont donc caractérisées par une forte extinction des espèces mais jamais à leur éradication totale, elles sont toujours suivies d'une période de forte re-colonisation des milieux accompagnée d'apparitions de nouvelles espèces.
Notre planète à actuellement subit
5 crises biologiques majeures, la plus
célèbre est la crise
Crétacée-Tertiaire connue pour la
disparition de la majeure partie des
Dinosaures tout en étant la moins
dévastatrice.
La crise la plus dévastatrice fut celle du Permien-Trias avec 95% de disparition des espèces marines.
La crise la plus dévastatrice fut celle du Permien-Trias avec 95% de disparition des espèces marines.
| Crises | Ordovicien supérieur | Dévonien sup. | Permien- Trias | Trias-Jurassique | Crétacé-Tertiaire |
| % d'espèces marines touchées |
85 |
75 | 95 | 75 | 75 |
b. Causes des crises biologiques
Si l'on étudie la géologie de la France,
on constate qu’il y a des preuves de changements
climatiques. On trouve des traces d’une ancienne
forêt tropicale datant du Carbonifère et
des traces de vie marine.
Lors du déplacement des continents après la dislocation de la Pangée, la portion correspondant à la France actuelle est remontée d’une zone équatoriale vers une zone tempérée.
Ce déplacement a donc conduit à des modifications climatiques importantes ainsi qu’à des modifications du niveau des océans. Cette variation des conditions du milieu au sein des écosystèmes a pour conséquence directe la disparition de certaines espèces au profit d’autres qui étaient jusqu’alors minoritaires.
Lors du déplacement des continents après la dislocation de la Pangée, la portion correspondant à la France actuelle est remontée d’une zone équatoriale vers une zone tempérée.
Ce déplacement a donc conduit à des modifications climatiques importantes ainsi qu’à des modifications du niveau des océans. Cette variation des conditions du milieu au sein des écosystèmes a pour conséquence directe la disparition de certaines espèces au profit d’autres qui étaient jusqu’alors minoritaires.
c. Un exemple : la crise
Crétacé-Tertiaire
Au Crétacé (-135 à -65 Ma), la
flore et la faune sont très diversifiées.
Le climat est doux. Les vertébrés sont en
pleine expansion. On trouve des poissons et des
amphibiens dans les milieux aquatiques. A la surface,
certains vertébrés dominent ; c’est
« l’ère des dinosaures ».
On estime qu'environ 75% des espèces marines connues ont disparu lors de cette crise.
On estime qu'environ 75% des espèces marines connues ont disparu lors de cette crise.
Taxons totalement éteints :
- Les ammonites (mollusques céphalopodes),
- Les ammonites (mollusques céphalopodes),
- Les bélémnites (semblable à la seiche actuelle),
- Les rudistes,
- Les inocérames (mollusque lamellibranches),
- Les ptérosaures (reptiles volants),
- Les pléiosaures,
- Les ichtyosaures,
...
Extinction partielle :
- Les foraminifères,
- Les bryozoaires,
- Les brachiopodes,
- Les chondrichtyens,
- Les dinosaures (tous éteints sauf le groupe des oiseaux),
...
Plusieurs hypothèses ont été émises pour expliquer les causes d'une telle crise :
- Une régression marine, peu probable car le phénomène aurait été trop long pour engendrer une crise.
- Un impact de météorite : plusieurs éléments corroborent cette hypothèse : trace d'une couche riche en Iridium à la limite Crétacée-Tertiraire et impact possible de la météorite : le cratère de Chicxulub (diamètre de 200 km pour une météorite de 10 km à l'impact) daté de 65 millions d'années.
- Éruptions volcaniques :
là encore les trapps de Deccan en
Inde témoignent d'une forte
activité volcanique à la fin du
Crétacé, rejetant d'immenses
volumes de gaz et de poussières dans
l'atmosphère.
Le cumul de ces 2 dernières
hypothèses suffirait à expliquer
les causes de la crise. En effet, s'ils se sont
produits sur un laps de temps court (quelques
millions d'années), ces
phénomènes ont largement pu
engendrer une modification des conditions de
milieu (physique et climatique) et conduit à
un déséquilibre écologique
expliquant la crise de biodiversité
observée.
Certaines espèces sont
exterminées au profit
d’autres. C’est le cas des
mammifères qui prennent leur essor
au Tertiaire.
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