Évolution et crises biologiques - Département des Sciences de la

Transcription

Évolution et crises biologiques - Département des Sciences de la
Évolution et crises
biologiques
Évolution et crises biologiques
Cours « alterdisciplinaire »
Cyril Langlois
ENS de Lyon
26 mars 2012
Cyril Langlois
Introduction
L’évolution biologique : un parcours compliqué
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Introduction
Tailles des plus grands fossiles au cours de l’histoire de la Terre. Tailles
maximum des procaryotes (H), des eucaryotes unicellulaires (•), des
animaux () et des plantes vasculaires () de l’Ediacarien et du
Phanérozoique. PAL : niveau d’oxygène atmosphérique actuel (Payne et al., 2009).
L’évolution biologique : un parcours compliqué
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Introduction
Reconstitution des fonds marins de Chine du Sud, (a) immédiatement
avant et (b) juste après -250 Ma. (Benton & Twitchett, 2003)
Une évolution dans un cadre mobile
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Introduction
Le déplacement des continents depuis 400 Ma
Attention ! l’animation présente les terres émergées actuelles. Les variations du niveau
marin et de la superficie des terres émergées n’apparaissent pas !
http://www.earthbyte.org/people/dietmar/dmuller_movies.html
Évolution et crises
biologiques
Première partie I
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les transformations du Précambrien
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Évolution et crises
biologiques
Les soucoupes du Gabon
2,1 Ga. Trouvé dans des schistes noirs pyritisés, non
métamorphisés ni déformés, au Gabon.
I
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Interprétés comme des
structures pluricellulaires
coloniales capables de
mouvements coordonnés.
Colonies d’eucaryotes ?
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
El Albani et al., Nature 466, 1er
juillet 2010 [1].
Évolution et crises
biologiques
Les soucoupes du Gabon
2,1 Ga. Trouvé dans des schistes noirs pyritisés, non
métamorphisés ni déformés, au Gabon.
I
Interprétés comme des
structures pluricellulaires
coloniales capables de
mouvements coordonnés.
Colonies d’eucaryotes ?
I
Contestation : biofilms
bactériens et bulles de gaz ?
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
El Albani et al., Nature 466, 1er
juillet 2010 [1].
Les soucoupes du Gabon
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Tailles des plus grands fossiles au cours de l’histoire de la Terre.
Procaryotes (H), eucaryotes unicellulaires (•), animaux () et plantes
vasculaires (). En violet : position des structures du Gabon. PAL : niveau
d’O2 actuel (Payne et al., 2009, modifié).
Les plus anciennes pistes
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Myxomitodes stirlingensis, une piste de ver ( ?) datée de 1,2 Ga. Monts
Stirling, Australie. (Bengtson et al., 2007 [2])
La Terre gelée
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Distribution des dépôts
glaciaires du Néo-protérozoïque
et paléo-latitudes probables
d’après les données
paléomagnétiques.
(Hoffman, 2002)
Une Terre “boule de neige” ?
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Trois glaciations à la fin du
Protérozoïque.
1. Sturtienne (vers -700 Ma) ;
2. Marinoenne (vers -635 Ma) ;
3. Gaskiers (-582 Ma).
Les globules de Doushantuo
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Structures phosphatées des phosphorites de Doushantuo, Chine (-600 à
-575 Ma) comparées à une embryon d’échinoderme actuel en
développement.
Des embryons d’animaux phosphatisés ?
Évolution et crises
biologiques
Les globules de Doushantuo
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Structures de Doushantuo analysées par tomographie microscopique aux
rayons X et mésomycètozoaires (parasites de poissons) actuels.
Ou des eucaryotes unicellulaires amiboïdes ?
(Huldtgren et al., 2011 [9])
Des animaux microscopiques à Doushantuo ?
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Vernanimalcula, un minuscule animal (< 180 µm) préservé dans les
phosphorites de Doushantuo. (Chen et al., 2004 [4])
Les écosystèmes édiacariens (630–542 Ma)
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Reconstitution de l’écosystème sous-marin d’Ediacara (Australie).
Les organismes de l’Édiacarien
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Quelques fossiles édiacariens et leurs reconstitutions.
(a) Charnodiscus. (d2) Kimberella, possible mollusque. (b2) Spriggina, parent des
trilobites ou des vers polychètes ? (g) Parvanconina, rapproché des trilobites.
Arkarua et Tribrachidium, de possibles échinodermes. (f) Charnia, une
rangéomorphe, à structure fractale.
Les trois « faunes » édiacariennes
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Distribution temporelle (barres) et apparition stratigraphique (disques)
des genres de la faune d’Ediacara. Les trois assemblages édiacariens sont
différenciés par leur ton de gris. Glaciations néo-protérozoïques et fossiles
de Doushantuo sont également mentionnés. (Xiao & Laflamme, 2009 [19])
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La pluricellularité
Les glaciations
mondiales et
l’Ediacarien
Les grands froids
du Protérozoïque
Les organismes de
l’Ediacarien
Deuxième partie II
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Le Paléozoïque : dernières
transformations majeures de la
surface terrestre
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
La faune cambrienne : Burgess
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Burgess Pass, Rocheuses canadiennes : le site et sa reconstitution au
Cambrien, il y a 505 Ma.
La faune cambrienne : Burgess
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Burgess Pass : quelques fossiles.
La faune cambrienne : Burgess
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Évolution et crises
biologiques
La faune cambrienne : Chengjiang
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
(a) Proportions relatives des différents
phylums dans la faune de Chengjiang. [18]
(b) Anomalocaris, principal prédateur de la
faune de Chengjiang.
Chengjiang, Yunnan (525 Ma) : un Burgess chinois, encore plus riche.
(Vannier, 2009 [18])
“L’explosion cambrienne” ?
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Nombre de classes et d’ordres de Métazoaires du registre fossile,
dates de divergences proposées par la phylogénie moléculaire et
enregistrement isotopique du carbone des carbonates de la fin du
Précambrien au Cambrien. (Peterson et al., 2005 [14])
La conquête des terres émergées
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
. . . par les champignons
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Un paysage du Dévonien inférieur (vers -415 Ma) à Prototaxites, possible
champignon. . . de 8 m de haut. (Hueber, 2001 ; Boyce et al., 2007)
La conquête des terres émergées
. . . par les invertébrés
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Traces d’arthropode dans un sédiment éolien cambro-ordovicien (∼ 488
Ma). (McNaughton et al., 2002)
La conquête des terres émergées
. . . par les invertébrés
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Mais véritable animal terrestre ou simple excursion ?
La conquête des terres émergées
. . . par les invertébrés
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Apparition des différents groupes d’arthropodes dans le registre fossile.
(Kenrick, 2012 [10])
La conquête des terres émergées
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
. . . par les invertébrés
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Datations moléculaires de l’apparition des premiers micro-arthropodes et
conséquences possibles sur les réseaux trophiques et la colonisation des
terres émergées. (Schaefer et al., 2010 [16])
La conquête des terres émergées
. . . par les végétaux
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
(Kenrick, 2012 [10])
La conquête des terres émergées
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
. . . par les vertébrés
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Tiktaalik, l’un des premiers proto-tétrapodes, incapable de s’aventurer
hors de l’eau (∼380 Ma). (Clément & Letenneur, 2009)
La conquête des terres émergées
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
. . . par les vertébrés
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Ichthyostega, l’un des premiers tétrapodes capables de s’aventurer hors
de l’eau (-365 Ma).
La “révolution agronomique” du Cambrien
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
L’apparition des animaux fouisseurs : une « révolution » pour les cycles
géochimiques.
La végétation terrestre et ses effets
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Expérience d’altération artificielle (a) de granite, (b) d’andésite en
présence ou non de végétaux non-vasculaires (mousse Aphanoregma
patens). Ces petites plantes pionnières accélèrent l’altération des roches
⇒ libération des métaux et du phosphore. (Lenton et al., 2012 [11])
La végétation terrestre et ses effets
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Apparition des plantes terrestres et glaciation à l’Ordovicien : un lien
possible. “First plants cooled the Ordovician”. (Lenton et al., 2012 [11])
La végétation terrestre et ses effets
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Les plantes modifient le climat. . .
La végétation terrestre et ses effets
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
. . . et le paysage.
La végétation terrestre et ses effets
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
“Palaeozoic landscapes shaped by plant evolution”
(Gibling & Davies, 2012 [7])
Expansion des végétaux. . . et crise marine ?
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
La diversification
des organismes
La colonisation
des continents
Évolution
biologique et
changements
géologiques
Rôle possible de l’expansion des forêts du Dévonien dans la crise marine
du Frasnien-Famennien (-374 Ma), qui voit disparaître de très nombreux
coraux ainsi que divers autres animaux marins. (Lethiers, 1998 [12])
Évolution et crises
biologiques
Troisième partie III
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Les crises : quand la vie trébuche. . .
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Une histoire ponctuée de crises
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Diversité des espèces marines (en nombre de Familles) et abondance des
constructions récifales à dominante microbienne au cours du
Phanérozoïque. (Mata & Bottjer, 2012 [13])
Les extinctions majeures du Phanérozoïque
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Crises biologiques du Phanérozoïque. Impact estimé sur les faunes
marines. (De Wever, 2010 [5])
Nom
Âge
% de taxons marins touchés
Crétacé – Tertiaire
65 Ma
Familles : 15-16 % ; genres : 40-50 % ;
espèces : 76 %
Trias – Jurassique
200 Ma
Familles : 22-23 % ; genres : 40-53 % ;
espèces : 75 %
Permien – Trias
250 Ma
Familles : 50-57 % ; genres : 70-80 % ;
espèces : 85-96 %
Dévonien supérieur
(Frasnien – Famennien)
374 Ma
Familles : 21 % ; genres : 47-57 % ; espèces : 70-80 %
Ordovicien terminal
445 Ma
Familles : 20-26 % ; genres : 50-60 % ;
espèces : 85 %
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
L’enregistrement des microorganismes
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Répartition des espèces marines (micro- et macroorganismes) dans les
formations du sud de la Chine.
Hécatombe chez les foraminifères
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Diversité générique des
foraminifères calcaires à la fin du
Permien et au début du Trias.
A. Diversité générique par ordres ;
B. diversité générique totale.
(Groves & Altiner, Comptes Rendus
Palevol, 2005)
Survivants mais mutilés
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
I
Les Brachiopodes : des disparus, des raréfiés et des survivants
en sursis.
I
Les Crinoïdes : une famille survivante, avec un seul genre !
Une diversité jamais retrouvée.
Groupes terrestres touchés
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
I
8 ordres d’insectes
s’éteignent ;
I
36 familles de
tétrapodes sur 48 ne
se rencontrent plus
au Trias ; Beaucoup
d’amniotes synapsides
(“reptiles
mammaliens”)
disparaissent ;
La flore dominante à
Glossopteris est
remplacée.
I
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Pristeroognathus, thérocéphale du Karoo.
Image : Wikipedia
Quelques traces d’un événement brutal
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Palynomorphes dans la coupe de Carlton Heights, bassin du Karoo,
Afrique du Sud. (Steiner et al., 2003)
I
Une couche d’extension mondiale, très brève (∼50 000 ans),
très riche en champignons et en débris végétaux.
Quelques traces d’un événement brutal
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
I
Une couche d’extension mondiale, très brève (∼50 000 ans),
très riche en champignons et en débris végétaux.
I
Puis une accumulation de restes de plantes pionnières comme
les Lycopodes.
Variations du niveau marin
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
La fin du Permien est marquée par
des changements répétés et rapides
du niveau marin.
Variations eustatiques pendant le
Permien. Trait plein : cycle de 3e ordre ;
tirets : cycle de 2e ordre. O : limite
entre le plateau continental et la pente
continentale ; 100 m et 200 m : altitudes
atteintes par le rivage sur le continent à
partir du O précédent.
(Ross & Ross, 1995, in Lethiers, 1998)
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Le climat à la fin du Permien
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Un climat aride et fortement contrasté
(hypercontinental) sur une grande partie du
super-continent.
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Les conséquences de la Pangée
De grands dépôts évaporitiques continentaux → Une baisse de
salinité marine ?
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Les bassins évaporitiques desséchants
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Lac salé actuel à microorganismes pourpres émetteurs d’hydrocarbures
halogénés volatils (trichloroéthène, tétrachloroéthène,
méthyl-chloroforme. . . ).
Évolution et crises
biologiques
Les traps de Sibérie
Cyril Langlois
La plus importante des « grandes
provinces ignées » émergées.
I
0,4 × 106 km2
actuellement ;
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Évolution et crises
biologiques
Les traps de Sibérie
Cyril Langlois
La plus importante des « grandes
provinces ignées » émergées.
I
0,4 × 106 km2
actuellement ;
I
2,5 à ≥ 4 × 106 km2
initialement ;
Chiffres : (Courtillot, 2003)
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Évolution et crises
biologiques
Les traps de Sibérie
Cyril Langlois
La plus importante des « grandes
provinces ignées » émergées.
I
0,4 × 106 km2
actuellement ;
I
2,5 à ≥ 4 × 106 km2
initialement ;
Jusqu’à plus de
3 × 106 km3 de laves ;
I
Chiffres : (Courtillot, 2003)
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Évolution et crises
biologiques
Les traps de Sibérie
Cyril Langlois
La plus importante des « grandes
provinces ignées » émergées.
I
0,4 × 106 km2
actuellement ;
I
2,5 à ≥ 4 × 106 km2
initialement ;
Jusqu’à plus de
3 × 106 km3 de laves ;
I
I
Émis entre 249 et
251 Ma ;
Chiffres : (Courtillot, 2003)
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Évolution et crises
biologiques
Les traps de Sibérie
Cyril Langlois
La plus importante des « grandes
provinces ignées » émergées.
I
0,4 × 106 km2
actuellement ;
I
2,5 à ≥ 4 × 106 km2
initialement ;
Jusqu’à plus de
3 × 106 km3 de laves ;
I
I
Émis entre 249 et
251 Ma ;
I
Âge moyen : 250 Ma.
Chiffres : (Courtillot, 2003)
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Dégazage des sédiments
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Les traps de Sibérie s’insèrent dans des terrains carbonatés et carbonés
→ fort dégazage de CO2 . > 100 000 Gt de CO2 ! (Ganino & Arndt, 2009 [6])
Effets d’un panache mantellique sibérien
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Conséquences possibles d’un panache mantellique sous la Sibérie
permienne : dégazage de gaz à effet de serre, de sulfures et
d’halocarbures (CH3 F, CH3 Br, CH3 Cl) par le magma et par chauffage
des roches encaissantes. (Heydari et al., 2008 [8], Svensen et al., 2009 [17],
Black et al., 2012 [3]). Estimations : ≤7800 Gt de S, ≤13 600 Gt de F, etc.
Empoisonnement au mercure volcanique ?
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Enregistrement des sédiments de l’Arctique canadien vers la limite
Permo-Trias. “We hypothesize that anomalous Hg levels may be
attributed to the significant natural atmospheric emissions caused by
catastrophic Siberian Traps volcanic eruptions”. (Sanei et al., 2012 [15])
sulfure d’hydrogène atteint brusquement la surface de l’océan (5). Les bactéries photosynthétiques
vertes et violettes qui consomment du sulfure d’hydrogène et vivent normalement au niveau de la
chimiocline occupent alors les eaux de surface privées d’oxygène et riches en sulfure d’hydrogène,
tandis que les formes de vie marine respirant de l’oxygène suffoquent (6). Le sulfure d’hydrogène diffuse également dans l’air, tuant animaux et plantes terrestres (7) et s’élevant dans la troposphère où
il attaque la couche d’ozone protectrice (8). Sans ce bouclier, le rayonnement ultraviolet du Soleil tue
ce qui reste de la vie(9).
Évolution et crises
biologiques
L’hypothèse de « l’océan tueur »
1
Cyril Langlois
L’activité volcanique libère du gaz
carbonique et du méthane
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
2
Réchauffement global rapide
7
3
6
L’océan chaud absorbe
moins d’oxygène
Oxygène dissous
4
L’anoxie déstabilise
la chimiocline
Le sulfure d’hydrogène
tue les animaux
et les plantes
Les bactéries sulfurées
vertes et violettes prolifèrent
5
L’eau saturée en sulfure
d’hydrogène atteint
la surface
cline
Chimio
Bactéries anaérobies
Sulfure d’hydrogène dissous
La libération d’H2 S par un océan sulfuré ? (Ward P., Pour la Science, nov.
2006)
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Évolution et crises
biologiques
Le scénario de la crise volcanique
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
I
Jaune : données
observées ;
I
Violet :
conséquences
supposées, largement
étayées par les indices
géologiques ;
I
Rouge :
conséquences
supposées,
imparfaitement ou
non démontrées.
(Wignall P., 2005)
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Les extinctions majeures du Phanérozoïque
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Crises biologiques du Phanérozoïque. Impact estimé sur les faunes
marines. (De Wever, 2010 [5])
Nom
Âge
% de taxons marins touchés
Crétacé – Tertiaire
65 Ma
Familles : 15-16 % ; genres : 40-50 % ;
espèces : 76 %
Trias – Jurassique
200 Ma
Familles : 22-23 % ; genres : 40-53 % ;
espèces : 75 %
Permien – Trias
250 Ma
Familles : 50-57 % ; genres : 70-80 % ;
espèces : 85-96 %
Dévonien supérieur
(Frasnien – Famennien)
374 Ma
Familles : 21 % ; genres : 47-57 % ; espèces : 70-80 %
Ordovicien terminal
445 Ma
Familles : 20-26 % ; genres : 50-60 % ;
espèces : 85 %
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Volcanisme et météorite
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Volcanisme + météorite + régression ?
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Les proportions isotopiques
de l’Osmium
Les rapports isotopiques de
l’Osmium dans les sédiments
marins autour de la limite K/T
sont interprétés comme :
I la trace d’un volcanisme
intense (érosion des basaltes
à faible rapport
187Os/ 188Os) ;
I suivi d’un impact
météoritique (pic de très
faibles valeurs isotopiques).
+ la régression marine du
Maestrichtien.
(Kerr, 2003 ; G. Ravizza et al., 2003)
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Les mammifères, des victimes de la crise
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
LA crise :
l’extinction
Permo-Trias
Quelques traces
de la crise
Les causes
possibles
La crise
Crétacé-Tertiaire
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Conclusions et
références
Conclusions
Bibliographie
Quatrième partie IV
Conclusions et références
Conclusions
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
I
L’histoire du vivant n’a pas été « un long fleuve tranquille » ;
Conclusions et
références
Conclusions
Bibliographie
Conclusions
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
I
L’histoire du vivant n’a pas été « un long fleuve tranquille » ;
I
le déroulement de l’évolution biologique a été affectée par les
phénomènes géologiques (volcanisme, tectonique, etc.) ;
Conclusions et
références
Conclusions
Bibliographie
Conclusions
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
I
L’histoire du vivant n’a pas été « un long fleuve tranquille » ;
I
le déroulement de l’évolution biologique a été affectée par les
phénomènes géologiques (volcanisme, tectonique, etc.) ;
inversement, l’évolution biologique a transformé le
fonctionnement et l’aspect de surface de la Terre.
I
Conclusions et
références
Conclusions
Bibliographie
Conclusions
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
I
L’histoire du vivant n’a pas été « un long fleuve tranquille » ;
I
le déroulement de l’évolution biologique a été affectée par les
phénomènes géologiques (volcanisme, tectonique, etc.) ;
inversement, l’évolution biologique a transformé le
fonctionnement et l’aspect de surface de la Terre.
I
Conclusions et
références
Conclusions
Bibliographie
Références bibliographiques I
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
[1]
Albani, A. E. et al.: Large colonial organisms with coordinated growth in
oxygenated environments 2.1 Gyr ago.
Nature, 466(7302) :100–104, juil. 2010.
http://dx.doi.org/10.1038/nature09166.
[2]
Bengtson, S., B. Rasmussen et B. Krapež: The Paleoproterozoic
megascopic Stirling biota.
Paleobiology, 33(3) :351–381, August 2007.
http:
//paleobiol.geoscienceworld.org/content/33/3/351.abstract.
[3]
Black, B. A. et al.: Magnitude and consequences of volatile release from
the Siberian Traps.
Earth and Planetary Science Letters, 317–318(0) :363–373, fév. 2012.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/
S0012821X11007151.
[4]
Chen, J. Y. et al.: Small Bilaterian Fossils from 40 to 55 Million Years
Before the Cambrian.
Science, 305(5681) :218–222, 2004.
http://www.sciencemag.org/content/305/5681/218.abstract.
Conclusions et
références
Conclusions
Bibliographie
Références bibliographiques II
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
[5]
De Wever, P., B. David et D. Néraudeau: Paléobiosphère. Regards
croisés des sciences de la vie et de la Terre.
Vuibert, 1re éd., juillet 2010.
[6]
Ganino, C. et N. T. Arndt: Climate changes caused by degassing of
sediments during the emplacement of large igneous provinces.
Geology, 37(4) :323–326, 2009.
http://geology.gsapubs.org/content/37/4/323.abstract.
[7]
Gibling, M. R. et N. S. Davies: Palaeozoic landscapes shaped by plant
evolution.
Nature Geosci, 5(2) :99–105, fév. 2012.
http://dx.doi.org/10.1038/ngeo1376.
[8]
Heydari, E., N. Arzani et J. Hassanzadeh: Mantle plume : The invisible
serial killer —Application to the Permian–Triassic boundary mass
extinction.
Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 264(1–2) :147–162,
juil. 2008.
Conclusions et
références
Conclusions
Bibliographie
Références bibliographiques III
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
[9]
Huldtgren, T. et al.: Fossilized Nuclei and Germination Structures
Identify Ediacaran “Animal Embryos” as Encysting Protists.
Science, 334(6063) :1696–1699, 2011.
http://www.sciencemag.org/content/334/6063/1696.abstract.
[10] Kenrick, P. et al.: A timeline for terrestrialization : consequences for the
carbon cycle in the Palaeozoic.
Philosophical Transactions of the Royal Society B : Biological Sciences,
367(1588) :519–536, 2012.
http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/367/1588/519.
abstract.
[11] Lenton, T. M. et al.: First plants cooled the Ordovician.
Nature Geosci, 5(2) :86–89, fév. 2012.
http://dx.doi.org/10.1038/ngeo1390.
[12] Lethiers, F.: Évolution de la biosphère et événements géologiques.
Gordon and Breach Science Publishers, Amsterdam, 1re éd., 1998.
Conclusions et
références
Conclusions
Bibliographie
Références bibliographiques IV
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Conclusions et
références
[13] Mata, S. A. et D. J. Bottjer: Microbes and mass extinctions :
paleoenvironmental distribution of microbialites during times of biotic
crisis.
Geobiology, 10(1) :3–24, 2012, ISSN 1472-4669.
http://dx.doi.org/10.1111/j.1472-4669.2011.00305.x.
[14] Peterson, K. J., M. A. McPeek et D. A. D. Evans: Tempo and mode of
early animal evolution : inferences from rocks, Hox, and molecular clocks.
Paleobiology, 31(2 Suppl) :36–55, Spring, 2005.
http://paleobiol.geoscienceworld.org/content/31/2_Suppl/36.
abstract.
[15] Sanei, H., S. E. Grasby et B. Beauchamp: Latest Permian mercury
anomalies.
Geology, 40(1) :63–66, 2012.
http://geology.gsapubs.org/content/40/1/63.abstract.
Conclusions
Bibliographie
Références bibliographiques V
[16] Schaefer, I. et al.: Arthropod colonization of land – Linking molecules
and fossils in oribatid mites (Acari, Oribatida).
Molecular Phylogenetics and Evolution, 57(1) :113 – 121, 2010,
ISSN 1055-7903.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/
S1055790310001697.
[17] Svensen, H. et al.: Siberian gas venting and the end-Permian
environmental crisis.
Earth and Planetary Science Letters, 277(3–4) :490–500, jan. 2009.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/
S0012821X08007292.
[18] Vannier, J.: L’Explosion cambrienne ou l’émergence des écosystèmes
modernes.
Comptes Rendus Palevol, 8(2–3) :133 – 154, 2009.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/
S1631068308001772.
[19] Xiao, S. et M. Laflamme: On the eve of animal radiation : phylogeny,
ecology and evolution of the Ediacara biota.
Trends in Ecology & Evolution, 24(1) :31–40, 2009.
http://www.sciencedirect.com/science/article/B6VJ1-4TS80V1-2/
2/2405b72d7b7bf36047585a7d10a78e0a.
Évolution et crises
biologiques
Cyril Langlois
Conclusions et
références
Conclusions
Bibliographie