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Sédimentation et apparition de la vie sur Terre

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Objectifs

Comment se forment les roches sédimentaires (notion vue en 5^e) ?
Comment s'appelle l'étude des roches sédimentaires et qu'apporte-t-elle comme informations ?
Savoir reconstituer l'histoire de la vie à partir de l'étude des fossiles.

1. Les roches sédimentaires

a. Formation

Les produits de l'érosion arrachés aux roches, issus de leur désagrégation ou de leur dissolution, sont transportés et/ou déposés dans différentes aires de sédimentation, sous forme d'éléments solides ou sous forme dissoute.
Les éléments solides entraînés par les eaux des rivières vont se déposer à différents endroits selon leur taille, leur masse et la force du courant. Ils constituent alors des sédiments détritiques.

Les aires de sédimentation les plus importantes sont les fonds marins, les deltas des fleuves et les plans d’eau sur les continents (mers intérieures, lacs).
Au cours du temps, ces sédiments sont recouverts par d'autres sédiments et peuvent ainsi former de grandes épaisseurs.
Sous l'effet du poids et de l'accumulation des dépôts qui viennent les recouvrir, les sédiments vont progressivement chasser l'eau qu'ils contiennent et leurs grains vont se cimenter. Les sédiments deviennent alors une roche compacte appelée roche sédimentaire.

b. Étude de ces roches

La paléobiologie permet de reconstituer l'histoire de la vie, elle regroupe :
- la paléontologie : étude des fossiles ;
- la paléogénétique : étude du matériel génétique retrouvé ayant traversé les années.

Les fossiles sont de la matière organique (végétale ou animale) emprisonnée dans les roches sédimentaires lors d'un processus de fossilisation ou de minéralisation.

Ce processus permet alors de conserver la matière comme à l'origine pendant des millions d'années.
C'est comme cela que l'on a pu découvrir des espèces disparues de nos jours comme les Tribolites ou les Ammonites. En recoupant les informations, on peut ainsi connaître le milieu de vie de ces espèces, les conditions climatiques, leur répartition, leur alimentation... et les comparer à nos espèces actuelles.

Grâce à l'étude de ces fossiles nous avons pu reconstituer plus de 3 milliards d'années d'histoire de la vie, depuis l'apparition de la vie jusqu'à nos jours.

2. Apparition et disparition des espèces

a. Apparition de la vie sur Terre

Les premières formes de vie apparaissent sur Terre il y a 3,6 milliards d’années, c'est-à-dire à la fin de la phase d'intense bombardement météoritique qui a affecté la surface de la Terre. Ce sont des globules sans noyau différencié et comparables aux bactéries actuelles, c'est-à-dire comparables à des êtres vivants unicellulaires.

Une cellule étant l’association de différentes molécules organiques, une question se pose alors : d’où proviennent ces molécules organiques ?

Plusieurs hypothèses ont été émises :

•   Hypothèse 1 : les molécules organiques ont été apportées sur Terre par l’intermédiaire de météorites, de comètes et de poussières interstellaires.

•   Hypothèse 2 : les molécules organiques se sont formées à la sortie de cheminées sous-marines profondes, d’où s’échappent des gaz très chauds.

•   Hypothèse 3 : les molécules organiques se sont formées à partir de composés simples NH₃, CH₄, H₂0…, dans une eau peu profonde et dans les conditions qui régnaient au début de l'histoire de la Terre : fortes décharges électriques, volcanisme, chaleur et rayonnement UV intense.

La découverte de formations calcaires appelées stromatolites datées de 3 Ga est la preuve de l’activité de cyanobactéries vivant à la surface à cette période. Ces bactéries particulières produisent du dioxygène et résistent au rayonnement UV.

On peut donc relier l'oxygénation de l'atmosphère terrestre à leur apparition.

Cyanobactéries associées en filaments

b. Succession de groupes d'espèces et évolution

• - 2 Ga : les cellules à noyaux différenciés, ou eucaryotes, apparaissent.

Paramécie

• - 600 Ma : apparition des premiers organismes pluricellulaires à corps mous, c'est-à-dire des organismes sans squelette. Ils constituent la faune d'Ediacara.

Organismes représentatifs de la faune d’Ediacara

• - 530 Ma : apparition des premiers organismes pluricellulaires avec un squelette. Ils constituent la faune tommotienne.

• - 525 Ma : Cette époque est le siège d’une véritable explosion en terme de diversité et de complexité des organismes.
Dans la faune du Schiste de Burgess encore appelée faune du « Big Bang », on trouve des éponges, des algues, des brachiopodes, des trilobites, des échinodermes, des mollusques, des arthropodes et un petit animal, le tout premier vertébré du nom de Pikaïa.

Pikaïa

Sur terre, des plantes et des invertébrés fouisseurs semblables aux mille-pattes apparaissent. Les mers abritent les premiers vertébrés, des poissons à plaques osseuses : les placodermes.

Poisson cuirassé

• - 395 Ma : apparition des arthropodes terrestres à respiration aérienne, les araignées et les acariens. La formation récente d'une couche d'ozone protégeant des radiations ultraviolettes mortelles permet à ces animaux de coloniser les continents.

A partir de 350 millions d’années, océans et continents sont peuplés par la plupart des grands groupes d’animaux et de végétaux connus actuellement.
Les espèces constituant ces groupes et les groupes eux-mêmes vont alors poursuivre leur évolution jusqu’à nos jours.

L'essentiel

Les produits de l'érosion arrachés aux roches sont transportés et/ou déposés dans différentes aires de sédimentation. Les aires de sédimentation les plus importantes sont les fonds marins, les deltas des fleuves et les plans d’eau sur les continents (mers intérieures, lacs).
La paléobiologie permet de reconstituer l'histoire de la vie, elle regroupe :
- la paléontologie ;
- la paléogénétique.

Les fossiles sont de la matière organique (végétale ou animale) emprisonnée dans les roches sédimentaires lors d'un processus de fossilisation ou de minéralisation.
Grâce à l'étude de ces fossiles, nous avons pu reconstituer plus de 3 milliards d'années d'histoire de la vie, depuis l'apparition de la vie jusqu'à nos jours.

Depuis son origine, il y a plus de 4 milliards d'années, la vie sur Terre évolue continuellement :
• - 3,6 Ga : apparition des premières bactéries ;
• - 2 Ga : apparition des êtres vivants unicellulaires ;
• - 600 Ma : apparition des pluricellulaires ;
• - 520 Ma : l’évolution s’accélère avec la naissance de formes complexes ;
• - 400 Ma : la vie s’installe sur les continents.