Les crises biologiques

Les fluctuations de la biodiversité en fonction du temps sont un sujet qui a depuis longtemps passionné nombre de scientifiques. Ce sont tout d’abord les paléontologues et géologues qui, s’intéressant à l’histoire de la vie et de la Terre au travers de l’étude des roches et des fossiles, ont défini ce que l’on appelle les grandes crises biologiques. D’autres spécialistes, notamment les physiciens ou les chimistes ne sont pas en reste. Ils ont fait plusieurs incursions remarquées dans ce champ d’investigation scientifique, en tentant de rechercher d’éventuelles causes à ces crises biologiques.

Après avoir défini le terme de crise et l’intérêt de son étude, nous détaillerons quelques-unes des crises majeures de l’histoire de la vie sur Terre et ferons un bilan des connaissances actuelles sur le sujet. Nous verrons que certaines idées reçues, notamment véhiculées par les médias n’ont plus cours depuis longtemps dans la communauté scientifique, ou du moins sont bien plus soumises à débats que la vision dogmatique qui en est souvent présentée.

Pour en savoir plus : Le temps géologique

Pour en savoir plus : L'horloge des temps géologiques

Qu’est-ce qu’une crise ?

Pour satisfaire aux critères définissant une crise biologique, un phénomène d'extinction doit :

- toucher des taxons nombreux et variés ;

- avoir un impact sur une large échelle géographique ;

- se produire dans un laps de temps court au regard des temps géologiques (de l’ordre de la centaine de milliers, voire de l’ordre du million, d’années).

Pour bénéficier du statut de crise majeure, il faut que ces extinctions se soient produites à une échelle mondiale, et dans différents milieux, à la fois terrestres (lorsque la vie y est présente) et marins. En outre, l’importance d’une crise se mesure par l’importance du nombre d’espèces affectées et non sur l’importance donnée à un groupe particulier qui s’est éteint lors de cette crise.

Par exemple, la crise Crétacé Tertiaire, considérée comme majeure, a certes concerné les grands reptiles, mais elle a aussi touché de nombreux autres groupes tel celui des ammonites (mollusques céphalopodes fossiles caractéristiques du Mésozoïque), et c’est bien la somme de toutes les espèces touchées qui donne son importance à la crise.

Une des difficultés qui entrave le chemin des spécialistes dans leur reconnaissance d’une crise dans le registre fossile est représentée par des lacunes d’enregistrement, périodes durant lesquelles l'information sur les organismes passés est quasi inexistante (cf. les biais). Non examinée dans le détail, ceci peut délivrer un message très similaire à une véritable crise…


Quelles sont les conséquences d'une crise biologique?

L’histoire de la vie sur Terre est jalonnée de crises plus ou moins importantes, cependant aucune de ces crises, aussi brutale soit-elle, n’a conduit à l’éradication de la vie à la surface de la planète. Ainsi, bien que l’on définisse les crises par un fort taux d’extinction, il existe toujours des groupes d’organismes vivants qui sont amenés à poursuivre leur existence au-delà d’une crise. Ces groupes survivants vont participer à l’élaboration d’« un monde nouveau » différent de celui existant avant la crise.

Les nombreuses extinctions se produisant lors d’une crise modifient profondément l’état de la biosphère (ensemble des organismes vivants à la surface du globe) : les rapports entre les différents organismes changent et de nombreuses niches écologiques deviennent vacantes. Les espèces survivantes ont à leur disposition de nouvelles niches. La recolonisation progressive de ces niches entraîne souvent une différenciation, de nombreux groupes se spécialisant à diverses niches.

Ainsi, une crise biologique est presque toujours suivie de ce phénomène que l'on appelle radiation. La biodiversité tend donc à s’enrichir de plus belle après une période de crise, comblant le vide laissé par les espèces éteintes. Ces évènements sont souvent accompagnés par l’apparition d’innovations évolutives dans les groupes survivants, en rapport avec l’adaptation à de nouvelles niches écologiques (ex : la diversification des mammifères avec l’apparition de formes volantes comme les chauves-souris, ou de formes aquatiques comme les cétacés après la crise Crétacé-Tertiaire).

Cependant, l'occurence d'une véritable radiation des mammifères suite à la crise Crétacé-Tertaire est actuellement remise en cause, certains spécialistes (Bininda-Edmonds et al. 2007) pensent que cette diversification se serait produite quelques 30 millions d'années avant la crise! Bref, ce phénomène de diversification post-crise n'est peut-être pas si évident qu'il n'y parait à première vue.

Pourquoi s’intéresser aux crises ?

Les crises ont été utilisées pour découper l'échelle des temps, elles servent de repère temporel permettant de délimiter deux périodes de temps successives. Le repérage de ce type de marqueurs en des endroits différents du globe permet de dater de manière relative des terrains situés à des milliers de kilomètres les uns des autres. L’échelle des temps géologiques est ainsi découpée en différentes périodes délimitées par des événements géologiques remarquables comme le sont les crises. Les noms des crises auxquelles nous allons par la suite faire référence correspondent aux noms des deux périodes qu’elles délimitent (par exemple la crise Permien-Trias vers 250 Ma qui sépare le Permien du Trias et par là le Paléozoïque du Mésozoïque).

Ces crises, marqueurs de l’histoire de la Terre (enregistrés dans les dépôts sédimentaires), sont comparables aux évènements qui marquent l’histoire humaine et qui sont autant de repères temporels : on parle plus souvent de guerres que de collections de timbres pour se repérer dans l’Histoire. Les crises jouent ce rôle, servent de repères. L’histoire géologique ne s’intéresse pas qu’à ces évènements catastrophiques, elle trouve aussi une utilité dans des évènements moins « épouvantables » mais tout aussi brutaux. Le cas le plus typique est le début des temps fossilifères, au Cambrien, il y a 540 millions d’années, qui est marqué par l’apparition soudaine de coquilles minéralisées dans le registre fossile (niveau à petites coquilles (Small Shelly Fossils)).

Hormis cette qualité de marqueur, les crises livrent des informations sur l’histoire de la vie. Elles démontrent que cette histoire ne s’apparente pas à celle d’un long fleuve tranquille : l’évolution biologique est ponctuée de nombreuses crises petites ou grandes, qui modifient l’aspect de la biodiversité.

Lire la suite : Quelques crises biologiques.

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Auteurs : Guillaume Billet et Benjamin Bonnefoy, dans le cadre du monitorat MNHN 2006-2007
Sous la direction de Patrick De Wever, Professeur, MNHN
Pour l'illustration, nous avons bénéficié du savoir-faire d'Agathe (Evelyne Cambreleng, MNHN)
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