Extinctions et diversification
En 1980, un père et son fils, le physicien Luis Alvarez et le géologue Walter Alvarez, découvrent dans une roche d'Italie une fine couche d'argile riche en iridium, un métal rare à la surface de la Terre. Cette couche date de 66 millions d'années, au moment où les dinosaures non aviens disparaissent. Que s'est-il passé à cette époque ? Et la biodiversité actuelle est-elle menacée par une crise du même genre ? Tu pourras répondre à ces deux questions à la fin de la page.
Qu'est-ce qu'une crise biologique ?
Les fossiles montrent que la biodiversité n'a jamais été constante. Elle augmente lentement, puis, parfois, chute brutalement.
On repère cinq grandes crises depuis 540 millions d'années (Ma) :
| Crise | Date approximative | Exemple de groupes touchés |
|---|---|---|
| Fin Ordovicien | 445 Ma | nombreux invertébrés marins |
| Fin Dévonien | 370 Ma | nombreux coraux et poissons à armure |
| Fin Permien | 252 Ma | derniers trilobites (groupe déjà très réduit auparavant) ; environ 90 % des espèces marines disparaissent |
| Fin Trias | 201 Ma | nombreux reptiles et mollusques marins |
| Fin Crétacé (Crétacé-Paléocène) | 66 Ma | dinosaures non aviens, ammonites, nombreux foraminifères |
Définir : crise biologique, extinction de masse. Citer deux crises passées et leur période géologique.
Définir : crise biologique, extinction de masse. Citer deux crises passées et leur période géologique.
Un groupe de 200 familles marines connaît une extinction de 76 % de ses familles lors d'une crise. a) Calculer le nombre de familles disparues et survivantes. b)…
Un groupe de 200 familles marines connaît une extinction de 76 % de ses familles lors d'une crise.
- a) Calculer le nombre de familles disparues et survivantes.
- b) Expliquer pourquoi, après une crise, des niches écologiques libres favorisent la diversification des survivants.
La crise Crétacé-Paléocène
Il y a environ 66 Ma, de nombreux groupes disparaissent : dinosaures non aviens, ammonites, ainsi qu'une grande partie du plancton marin comme les foraminifères. Les oiseaux, descendants de dinosaures, et les mammifères survivent, puis se diversifient.
Deux causes principales sont proposées :
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la chute d'une météorite (cratère de Chicxulub, au Mexique) ;
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un volcanisme intense (trapps du Deccan, en Inde).
Les indices d'un impact : une anomalie d'iridium dans les couches sédimentaires de cet âge (l'iridium est rare dans la croûte terrestre mais abondant dans les météorites), des quartz choqués, des sphérules de verre, et un cratère daté de 66 Ma. Pour le volcanisme : d'immenses coulées de basalte datées de la même période.
Citer deux causes proposées pour la crise Crétacé-Paléocène (il y a environ 66 millions d'années) et un groupe fortement touché.
Citer deux causes proposées pour la crise Crétacé-Paléocène (il y a environ 66 millions d'années) et un groupe fortement touché.
Dans une couche sédimentaire datée de 66 millions d'années, on trouve une anomalie d'iridium environ 30 fois supérieure à celle des couches voisines. a) Expliquer ce…
Dans une couche sédimentaire datée de 66 millions d'années, on trouve une anomalie d'iridium environ 30 fois supérieure à celle des couches voisines.
- a) Expliquer ce qu'on peut en déduire.
- b) Indiquer d'autres indices à rechercher pour étayer l'hypothèse.
Diversification et spéciation
Après une crise, des niches écologiques (ressources, habitats) se libèrent. Les survivants peuvent les occuper et se diversifier.
Mécanisme : une population est séparée en sous-populations (barrière géographique ou différence génétique). Il n'y a plus d'échanges de gènes. Mutations, dérive génétique et sélection naturelle font diverger les populations. À terme, l'isolement reproducteur apparaît : ce sont deux espèces.
Exemples :
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Pinsons des Galápagos : à partir d'une espèce venue du continent, 13 espèces ont des becs adaptés à des graines, des insectes ou des fleurs différents. Les îles isolent les populations et la sélection naturelle favorise le bec le mieux adapté à la ressource locale.
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Moustiques résistants aux insecticides : la sélection naturelle favorise les individus porteurs d'un allèle de résistance, qui se répand en quelques années.
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Culex pipiens du métro : des populations souterraines, isolées de celles de la surface, piquent surtout les humains et s'accouplent peu avec elles. Leur divergence est récente (quelques siècles ou moins), donc la spéciation n'est peut-être pas achevée : exemple à discuter avec prudence.
Sur un archipel, 13 espèces de pinsons descendent d'une espèce ancêtre venue du continent, avec des becs de formes différentes adaptés à des ressources alimentaires…
Sur un archipel, 13 espèces de pinsons descendent d'une espèce ancêtre venue du continent, avec des becs de formes différentes adaptés à des ressources alimentaires distinctes.
- a) Nommer ce phénomène.
- b) Expliquer le rôle de la sélection naturelle et de l'isolement.
- c) Citer un autre exemple de diversification.
Les moustiques Culex pipiens d'un réseau de métro urbain ont divergé génétiquement des populations de surface : ils piquent surtout les humains et ne s'accouplent pas…
Les moustiques Culex pipiens d'un réseau de métro urbain ont divergé génétiquement des populations de surface : ils piquent surtout les humains et ne s'accouplent pas librement avec les populations de surface.
- a) Expliquer comment un isolement peut conduire à une spéciation.
- b) Indiquer les critères permettant d'affirmer que deux populations sont deux espèces distinctes.
- c) Discuter la durée nécessaire et les limites de cet exemple.
La 6e crise biologique
Les scientifiques estiment que nous vivons aujourd'hui une 6e crise biologique, dont la cause principale est l'activité humaine : destruction et fragmentation des habitats, surexploitation, pollutions, espèces exotiques envahissantes, changement climatique.
En France, sont menacés par exemple l'ours brun des Pyrénées, le grand hamster d'Alsace ou le vison d'Europe.
Pour discuter de la notion de « crise », on compare les ordres de grandeur : les grandes crises passées ont éliminé une part très importante des espèces (jusqu'à environ 90 % des espèces marines à la fin du Permien), mais en milliers à millions d'années. Aujourd'hui, le taux d'extinction est très supérieur au taux naturel, ce qui justifie le terme de crise en cours, même si la perte totale n'a pas encore atteint celle des crises passées.
Après une crise passée, la diversité remonte en quelques millions à dizaines de millions d'années : une échelle de temps sans commune mesure avec celle des sociétés humaines. La biodiversité ne « se rétablira donc pas d'elle-même » à l'échelle qui nous importe.
Les données des crises passées viennent du comptage des familles fossiles par couche datée. Elles ont des biais : certains organismes fossilisent mal (corps mous), les roches de certaines périodes sont mal conservées ou peu accessibles.
Actions possibles : protéger et relier les habitats (parcs nationaux, trames vertes), réduire les pesticides, limiter l'étalement urbain, lutter contre le changement climatique, participer à des sciences participatives.
Indiquer la cause principale de la 6e crise actuelle et citer deux exemples d'espèces menacées en France.
Indiquer la cause principale de la 6e crise actuelle et citer deux exemples d'espèces menacées en France.
Le taux d'extinction naturel est estimé à environ 1 espèce par million d'espèces et par an. Le taux actuel est estimé à 100 fois ce chiffre pour un ensemble de 8…
Le taux d'extinction naturel est estimé à environ 1 espèce par million d'espèces et par an. Le taux actuel est estimé à 100 fois ce chiffre pour un ensemble de 8 millions d'espèces.
- a) Calculer le nombre d'extinctions par an dans les deux situations.
- b) Lors de chacune des cinq grandes crises biologiques passées, au moins 75 % des espèces ont disparu, en quelques centaines de milliers à quelques millions d'années. Discuter la notion de 6e crise en comparant les ordres de grandeur avec ces crises passées.
- c) Proposer deux actions pour limiter l'érosion de la biodiversité.
Un graphique de diversité des familles marines depuis 540 millions d'années montre cinq chutes brutales, suivies de remontées de la biodiversité en quelques millions à…
Un graphique de diversité des familles marines depuis 540 millions d'années montre cinq chutes brutales, suivies de remontées de la biodiversité en quelques millions à dizaines de millions d'années.
- a) Expliquer comment ces données sont obtenues à partir des fossiles et leurs biais possibles.
- b) Interpréter les remontées de diversité.
- c) Argumenter pour ou contre l'idée que la biodiversité actuelle « se rétablira d'elle-même ».
Retour au début : l'iridium de la couche de 66 Ma est un indice en faveur d'un impact de météorite ; impact et volcanisme sont les causes probables citées de la crise Crétacé-Paléocène, sans certitude sur leur part respective ; et la crise actuelle, elle, est due aux humains, avec un rythme d'extinction bien supérieur au rythme naturel.
L'essentiel
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Une crise biologique est une chute rapide de la biodiversité ; une extinction de masse touche une très grande part des espèces. Elle est suivie d'une diversification.
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Crise Crétacé-Paléocène (66 Ma) : disparition des dinosaures non aviens ; causes probables : impact de météorite (iridium, cratère) et volcanisme.
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Une espèce : individus capables d'avoir une descendance viable et fertile.
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Spéciation : séparation en sous-populations, dérive génétique, sélection naturelle, isolement reproducteur (pinsons des Galápagos).
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La 6e crise actuelle est due aux activités humaines ; le taux d'extinction est très supérieur au taux naturel.