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La vie sur Terre aurait repris rapidement après la 4e extinction de masse

Des écosystèmes complexes se sont développés plus tôt qu'on ne le pensait après la plus grande extinction de l'histoire de la planète.

Illustration d'une faune marine ancienne, vue sous l'eau.

Illustration de ce à quoi aurait pu ressembler la faune marine du biote de Guiyang, avec ses multiples espèces.

Photo : Dinghua Yang

Radio-Canada

La découverte en Chine d’un millier de fossiles d’espèces marines exceptionnellement bien conservées témoigne de l’existence d’un écosystème complexe un million d'années à peine après l'extinction massive du Permien-Trias survenue il y a plus de 250 millions d'années.

Jusqu’à récemment, les scientifiques pensaient que la vie avait été dominée par des espèces simples pendant les 10 millions d'années qui ont suivi cette période sombre durant laquelle environ 95 % des espèces marines et 75 % des espèces terrestres ont disparu de la surface du globe.

Le fossile d'un poisson recueilli près de Guiyang dans le sud de la Chine.

Le fossile d'un poisson recueilli près de Guiyang dans le sud de la Chine.

Photo : China University of Geosciences/Xu Dai

Encore de nos jours, les causes exactes de cette extinction restent inconnues, mais elles pourraient inclure l'éruption d'un ou de supervolcans, la chute de météorites ou une évolution défavorable de l'environnement à la suite de la formation de la Pangée, le dernier supercontinent qui rassemblait la quasi-totalité des terres émergées.

Le fossile d'un poisson Watsonulus.

Le fossile d'un poisson Watsonulus.

Photo : Xu Dai

Un écosystème marin fossilisé

Les nombreux fossiles ont été trouvés dans la province de Guizhou dans le sud de la Chine, dans ce que les paléontologues appellent des gisements à conservation exceptionnelle. On y trouve de façon abondante une grande diversité d’organismes qui sont aussi très bien préservés, ce qui permet d’étudier de façon relativement fine leurs caractéristiques anatomiques et de préciser leur évolution, a expliqué le paléontologue Arnaud Brayard de l’Université de Bourgogne, l'un des auteurs de ces travaux, lors d’une entrevue à l’émission Les années lumière.

« Ces gisements à conservation exceptionnelle sont de vraies fenêtres temporelles sur les écosystèmes qui existaient à un endroit donné à un moment donné. »

— Une citation de  Arnaud Brayard, Université de Bourgogne
Le fond du bassin de Guizhou, un ancien océan durant la transition Permien-Trias qui contient de nombreux fossiles.

Le fond du bassin de Guizhou, un ancien océan durant la transition Permien-Trias qui contient de nombreux fossiles.

Photo : China University of Geosciences/Xu Dai

Un groupe international de scientifiques comprenant des chercheurs de l'Université du Québec à Montréal a analysé les fossiles découverts dans ces gisements.

Les fossiles datés de 250,8 millions d'années révèlent un écosystème marin riche de diverses espèces qui formaient une chaîne alimentaire complexe incluant des végétaux, des poissons osseux, des poissons à nageoires, des crabes, des homards, des crevettes et même des mollusques.

« Nous avons échantillonné une quarantaine d’espèces de 19 grands groupes différents avec des espèces primaires à la base de la chaîne alimentaire jusqu’aux gros prédateurs. »

— Une citation de  Arnaud Brayard, Université de Bourgogne

Une diversité surprenante

L’existence de ces gisements permet donc de penser qu’une grande diversité d’espèces peuplait la Terre relativement peu de temps après la grande extinction. Les espèces se seraient rapidement diversifiées, seulement un million d’années après l’extinction. Cette réalité remet en question la théorie selon laquelle la vie sur Terre aurait été dominée par des espèces simples dans les 5 à 10 millions d'années après l’extinction pour ensuite se complexifier.

Le fossile d'un poisson cœlacanthe.

Le fossile d'un poisson cœlacanthe.

Photo : China University of Geosciences/Xu Dai

L’âge des fossiles

La datation de fossiles aussi vieux n’est pas une tâche facile, mais elle a été rendue possible grâce à une technique relativement récente : la géochronologie de haute précision. Cette méthode a recours aux isotopes d’uranium et de plomb pour établir l’âge des fossiles.

Deux spécialistes de cette technique sont associés à l’Université du Québec à Montréal.

L’une d’elles, la chercheuse Morgann Perrot, explique dans quelles conditions les fossiles se sont trouvés emprisonnés dans l’espace-temps.

« Il faut s’imaginer un bassin rempli d’eau comme un lac, une mer ou un océan. Il y a des sédiments qui se déposent dans ce bassin. Et lors d’une éruption volcanique, les cendres vont se déposer dans ce bassin. »

— Une citation de  Morgann Perrot, Université du Québec à Montréal

Dans ces cendres-là, il y a des minéraux, notamment le zircon, que l’on est capables de dater. En fait, ces minéraux se forment durant l’éruption et vont se déposer et nous permettre de dater précisément la déposition de cette cendre et l’âge du bassin à ce moment, ajoute la chercheuse.

« S’il y a des animaux qui meurent et qui se déposent dans le fond du bassin au même moment, ça nous permet d’estimer le moment de leur mort. »

— Une citation de  Morgann Perrot, Université du Québec à Montréal

Le professeur en science de la Terre Josh Davies de l’UQAM explique comment la composition des isotopes de zircon permet d’établir l’âge du zircon en laboratoire.

« On dissout les grains de zircon un à la fois et on les place sous un microscope pour séparer l’uranium du plomb et analyser sa composition isotopique qui est proportionnelle à son âge. »

— Une citation de  Professeur Josh Davies, UQAM

Il faut savoir qu’au fil du temps, l’uranium se désintègre sous forme de plomb. La vitesse de désintégration de l’uranium en plomb étant connue, en analysant les ratios d’isotopes d’uranium et de plomb, il est possible de remonter dans le temps pour connaître l’âge du zircon et donc des fossiles qui se trouvent dans le même environnement.

Une Terre qui s’adapte

Cette datation a, selon Morgann Perrot, des implications sur notre compréhension de la rapidité avec laquelle la vie peut répondre à des crises extrêmes. Cela nécessite également une réévaluation des conditions océaniques du début du Trias, note-t-elle.

Le détail de ces travaux est l'objet d'un article publié dans la revue Science (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Les grandes extinctions confirmées

1. Ordovicien – 445 millions d’années

Taux de disparition des espèces : 60 à 70 %.

Cause : période glaciaire courte, mais intense.

2. Dévonien – 360 millions d’années

Taux de disparition : jusqu'à 75 %.

Cause : épuisement de l'oxygène des océans.

3. Permien – 252 millions d’années

Taux de disparitions : 95 %.

Causes : impacts d'astéroïdes, activité volcanique

4. Trias – 200 millions d’années

Taux de disparition : 70 à 80 %.

Causes probables : multiples, toujours en débat.

5. Crétacé – 66 millions d’années

Taux de disparition : environ 75 %.

Cause : impact d'un astéroïde dans l'actuelle péninsule du Yucatan.

6. Actuellement

Apparue dans la littérature scientifique dans les trois dernières décennies, l’idée d’une sixième extinction est de plus en plus répandue. Elle serait associée à l'effondrement de la biodiversité liée aux activités humaines, qui détruisent et fragmentent les habitats naturels.

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