L’Histoire Naturelle est chaotique, la biodiversité aussi…

Texte de A. Préat (Université libre de Bruxelles).

Professeur émérite de l’Université Libre de Bruxelles. Citer comme A. Préat, « L’Histoire Naturelle est chaotique, la biodiversité aussi?» https://www.notre-planete.info/actualites/4510-biodiversite-nature-chaos-vie

 

 

S’il l’on procédait à ‘une remise à zéro totale’ des processus ayant affecté l’évolution de notre planète, il est fort à parier qu’aujourd’hui, c’est-à-dire 4,567 milliards d’années après la formation de la Terre, la Vie serait bien différente avec une chimie (ADN ou autre combinaison chimique) et biologie (autres plans d’anatomie, autres crises, autre biodiversité) que l’on a difficile à imaginer. La Vie aurait influencé différemment la composition de notre atmosphère (c’est par exemple elle qui est à l’origine de notre oxygène) en même temps que l’atmosphère régule la Vie. Pourrait-on le prévoir ?

Une quantification impossible

S’il l’on procédait à un ‘une remise à zéro totale’ des processus ayant affecté l’évolution de notre planète, il est fort à parier qu’aujourd’hui, c’est-à-dire 4,567 milliards d’années après la formation de la Terre[1], la Vie serait bien différente avec une chimie (ADN ou autre combinaison chimique) et biologie (autres plans d’anatomie, autres crises, autre biodiversité) que l’on a difficile à imaginer. La Vie aurait influencé différemment la composition de notre atmosphère (c’est par exemple elle qui est à l’origine de notre oxygène[2]) en même temps que l’atmosphère régule la Vie. Pourrait-on le prévoir ?

Non, tout simplement parce qu’on arrive à peine à expliquer et même à quantifier la biodiversité actuelle[3], résultat d’un long passé géologique, vu le nombre de processus jouant sur un nombre infini d’échelles spatio-temporelles. De plus lors de l’analyse des archives terrestres, la durée du temps écoulé est handicapée par une résolution temporelle beaucoup trop faible (on ‘voit’ rarement en-dessous de 50 000 à 100 000 ans !) … et les découvertes sont aléatoires car liées aux processus de fossilisation presque toujours très incomplets.

Prenons comme exemple le milieu continental : un os à une chance sur un milliard[4] d’être fossilisé, un squelette humain renferme 206 os et la population américaine est de l’ordre de 300 millions d’habitants, en cas de disparition de cette population seuls 50 os soit au total ¼ de squelette sera fossilisé, il restera à espérer trouver ces 50 os quelque part enfouis sous la surface des Etats-Unis, soit sur 9,6 millions de km2. Dans les domaines continentaux et marins, la plupart des organismes ne se fossilisent pas (absence de structures ‘squelettiques’). On estime que pour une espèce fossile marine identifiée, entre 120 000 et 1 500 000 espèces n’ont pas été fossilisées et resteront à jamais inconnues, ce rapport serait encore plus élevé dans le cas du domaine continental qui contrairement aux idées reçues, renferme plus d’organismes que ceux du domaine marin.

Le nombre d’espèces estimées aujourd’hui varie de 7,4 millions à… près de 1000 milliards![5] Celui des espèces de fossiles est estimé à plus de 250 000, la plupart marines en raison des conditions de fossilisation ‘meilleures’ par rapport au domaine continental.

Un parcours évolutif chaotique allant de crises en crises

Nous avons néanmoins compris que la distribution actuelle des organismes et donc leur biodiversité est le résultat de la succession d’au moins 5 crises majeures qui ont éliminé à l’aveugle des taxons et permis la radiation d’autres. Ces 5 crises sont les plus visibles, elles sont entrecoupées de très nombreuses crises d’apparence mineures se déroulant également à l’aveugle. Tout cela ne concerne que le Phanérozoïque[6], aucun bilan sérieux des 88% de l’histoire de la Terre (le Précambrien) n’est connu, et pour cause durant cette période, le monde microbien était prédominant. Il n’est d’ailleurs toujours pas quantifié pour l’époque actuelle…

 

Rappelons brièvement la succession des 5 crises majeures qui traduisent des épisodes d’extinction en masse[7] :

  1. fin de l’Ordovicien (444 Ma = ‘millions d’années’) avec 85% des espèces marines qui disparaissent suite à une glaciation et une anoxie des eaux,
  2. fin du Dévonien à la limite Frasnien/Famennien (372 Ma) avec 75% des espèces marines qui disparaissent suite à une succession rapide réchauffement/refroidissement associée à deux événements anoxiques et la mise en place de grands épanchements volcaniques en Russie,
  3. limite Permien/Trias (252 Ma, avec déjà un épisode vers 260 Ma au Permien moyen/supérieur)  avec plus de 90% des espèces marines qui disparaissent suite à un intense réchauffement (augmentation de 10°C, donnant des températures atmosphériques de 50 à 60°C pendant 5 millions d’années, avec des températures des eaux océaniques de surface de 40°C ) associé à un volcanisme intensif (en Asie – Sibérie, Chine, Inde),
  4. limite Trias/Jurassique (201 Ma) avec 75% des espèces marines et 95% des ‘plantes à feuilles’ qui disparaissent en Europe du Nord suite à des impacts météoritiques et au volcanisme accompagnant la fragmentation du supercontinent Pangée et
  5. limite Crétacé-Tertiaire (66 Ma) avec 76% des espèces marines qui disparaissent suite à la chute d’une météorite (cratère de Chicxulub, Mexique), à un volcanisme intense (trapps du Dekkan en Inde) et à une baisse importante et globale du niveau des océans.

Ce rapide survol des 5 extinctions majeures ne doit pas cacher que ces crises sont loin d’être instantanées, qu’elles sont multifactorielles et que de nombreuses causes nous échappent. Leurs effets sont dévastateurs pour les organismes et ces extinctions de masse représentent de profondes ruptures dans la biodiversité. Néanmoins elles font partie intégrante de l’évolution de la biodiversité et ont également servi à jalonner l’échelle des temps géologiques.

 



Trilobites du Cambrien de l'Anti-Atlas marocain.
Les Trilobites disparaîtront à la fin du Paléozoïque. Photo A.Préat, 2010.


Orthocères du Dévonien Moyen d el'Anti-Atlas marocain. Les Orthocères disparaîtront à la fin du Paléozoïque.Photo A. Préat, 2010.
Une période charnière : la transition Précambrien-Cambrien

Cette succession de crises majeures et ‘mineures’ (ces dernières bien plus abondantes que les premières) rebat à chaque fois les cartes de la biodiversité, puisqu’un seul petit nombre de lignées survit de manière aléatoire et elles subissent ensuite une différenciation.

Dans ce contexte trois périodes (‘fossiles de Doushantuo’, ‘faune d’Ediacara’, ‘Schistes de Burgess’) avec gradient croissant de complexification de la biodiversité ont lieu à la transition Précambrien-Cambrien. La plus récente est la révolution inégalée du Cambrien inférieur/moyen (505 Ma) avec la découverte en 1909 de la faune de Burgess dans les Rocheuses canadiennes, cette faune s’apparente le plus à celle de notre monde moderne. Il s’agit bien d’une révolution puisqu’à cette période il y avait plus de plans anatomiques qu’aujourd’hui ou qu’au cours des périodes ultérieures qui ont vu la Vie se rediversifier tout en conservant uniquement une partie des plans d’organisation du Cambrien. En remontant dans le temps, il semble bien qu’à fin du Néoprotérozoïque (fin du Précambrien), la vie multicellulaire avait connu sa diversité maximale avec la faune d’Ediacara (d’environ 585 à 541 Ma) découverte en 1872 au sud de l’Australie et dont l’interprétation reste difficile. La plupart des fossiles de cette faune sont morphologiquement distincts (disques, tubes, sacs…) des formes de vie ultérieures et pourraient représenter une forme de vie éteinte liée à une expérience manquée de la vie multicellulaire qui aurait débuté plus tôt (à partir de 600 Ma) comme le suggèrent aussi les fossiles de Doushantuo, encore plus anciens,  découverts en 1984 dans le Sud-Ouest de la Chine, faisant suite à la glaciation marinoenne datée à 635 Ma (hypothèse de la Terre englacée[8]).



Séries frasniennes-famenniennes (Dévonien Supérieur) de l'Anti-Atlas marocain. De très nombreux groupes d'organismes disparaîtront à la fin du Paléozoïque. Photo A. Préat (2010)
En conclusion il n’y a pas de schéma directeur, mais plutôt une évolution chaotique

Ainsi la vie n’évolue pas de manière linéaire, selon la sélection naturelle, du plus simple au plus complexe… mais de manière imprévisible, chaotique en réponse aux modifications de l’environnement sélectionnant les génomes les plus aptes au sens darwinien. Pour Gould (1991), paléontologue américain de renommée mondiale, “l’évolution de la vie à la surface de la planète est conforme au modèle du buisson touffu doté d’innombrables branches, et continuellement élagué par le sinistre sécateur de l’extinction. Elle ne peut pas du tout être représentée par l’échelle du progrès. Changez faiblement les événements initiaux (…) et l’évolution se déroulera selon une direction différente[9]”. Il est quasi assuré que nous ne connaîtrons jamais les paramètres initiaux, ni aujourd’hui et encore moins dans le passé géologique.

Notes

  1. Pour l’échelle chronostratigraphique internationale se reporter à Déterminer l’âge de la Terre : une bien longue quête
  2. L’oxygène : un poison pendant plusieurs milliards d’années…
  3. Mysteries of Fossilization et Why Don’t We Find More Human Fossils?
  4. PLOS Biology
  5. Combien y-a-t-il d’espèces sur Terre ? Une estimation vertigineuse !
  6. Déterminer l’âge de la Terre : une bien longue quête
  7. De Wever et B. David 2105. La biodiversité de crise en crise. Albin Michel
  8. Snowball Earth
  9. S. Gould 1991. La vie est belle. Les surprises de l’évolution. Seuil.
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