Extinction massive

Une extinction massive ou grande extinction, appelée aussi crise biologique, est un événement relativement bref à l’échelle des temps géologiques (quelques millions d’années maximum) au cours duquel au moins 75 % des espèces animales et végétales présentes sur la Terre et dans les océans disparaît^[1]. Ces trois critères (durée relativement brève, répartition géographique mondiale et importante chute de la biodiversité) sont cependant sujets à débat car les enregistrements paléontologiques sont incomplets, essentiellement marins, soumis à des biais d'échantillonnage et à une estimation de la durée de l'extinction parfois imprécise^[2].

Ces crises majeures ont souvent été l'occasion de transitions entre des formes de vie dominantes. Hormis les quelques périodes d'extinction massive décrites plus loin, le taux de disparition « normal » des familles d'animaux marins par million d'années montre un déclin progressif à l'échelle des temps géologiques, passant de 5 familles par million d'années au Cambrien, au début de l'ère Protérozoïque il y a environ 540 millions d'années, à 2 familles par million d'années durant l'ère Cénozoïque (Tertiaire)^[3], de 66 millions d'années à nos jours (en excluant la série actuelle de l'Holocène).

Origine du concept

Les phases d'extinctions et celles de renouvellement des faunes et des flores au cours des temps géologiques ont été suggérées à partir du XVIII^e siècle par deux grands noms du domaine : Georges-Louis Leclerc de Buffon et Georges Cuvier. Cuvier défendait la théorie du catastrophisme, tandis que d'autres, comme Charles Lyell étaient uniformitaristes, c'est-à-dire qu'ils pensaient que les choses se faisaient lentement, sans à-coups.

Par la suite, le catastrophisme fut négligé, puis relancé au XX^e siècle : des phases d'extinctions et crises biologiques par catastrophisme furent ainsi envisagées par Newell en 1963. Les travaux de Walter Alvarez, qui travailla sur la limite entre Crétacé et le Tertiaire au début des années 1980, firent apparaître la théorie de l'impact météoritique.

Afin de hiérarchiser les crises biologiques ou bio-événements, il est défini, selon le taux d'extinction, les crises de masse (disparition au minimum de familles taxonomiques), les crises intermédiaires (disparition d'espèces, de genres et de quelques familles) et les crises mineures (disparition d'espèces et de genres qui coïncide souvent avec les limites d'étages ou de sous-étages géologiques)^[4]. Cette classification masque le continuum qui existe entre ces trois types de crises : les nombreuses petites crises (qui exterminent de 0 à 5 % des espèces) ont été à l'origine de 40 % des disparitions de toutes les espèces (notion d'extinction de fond, « background extinction »), les crises plus importantes (« poussées d'extinction » qui exterminent plus de 5 % des espèces) sont intervenues dans plus de 60 % des disparitions, avec les crises majeures mais rares qui n'ont engendré que 4 % des extinctions^[5]. C'est ainsi qu'au cours du phanérozoïque (période géologique qui voit l'apparition du registre fossile), les paléontologues ont identifié une soixantaine de crises^[6].

Épisodes d'extinction massive

Depuis que la vie est apparue sur Terre, ces extinctions « normales » ont été ponctuées par cinq épisodes majeurs d'extinction (définies en 1982 par Jack Sepkoski (en) et David M. Raup (en)^[7]), un autre a été découvert récemment^[8] et un pourrait être en cours :

Il y a environ 445 Ma, à la limite entre l'Ordovicien et le Silurien, une extinction massive se produit, probablement suite à une grande glaciation qui aurait entraîné des désordres climatiques et écologiques rendant difficile l'adaptation des espèces et écosystèmes au recul de la mer sur des centaines de kilomètres, puis à son retour en fin de phase glaciaire. Elle aboutit à la disparition de 27 % des familles et de 57 % des genres d'animaux marins^[9]^,^[10], et une estimation de 85 % au niveau des espèces^[11].
Il y a environ entre 380 et 360 millions d'années, l'extinction du Dévonien, qui regroupe plusieurs phases d'extinction, élimine 19 % des familles et de 35 à 50 % des genres d'animaux marins^[9] et une estimation de 75 % au niveau des espèces^[12]. Des variations répétées et significatives du niveau de la mer et du climat, ainsi que l'apparition d'un couvert végétal important sur les continents, pourraient être à l'origine de phénomènes d'anoxie des océans et de crises biologiques majeures. Les causes de ces changements sont encore débattues.
Il y a approximativement 262 millions d'années, des brachiopodes font massivement parties des victimes. C'est une découverte récente^[8], non prise en compte dans les médias qui parlent de « six extinctions de masse ».
Il y a entre 245 et 252 Ma, l'extinction du Permien-Trias est la plus massive. Près de 95 % de la vie marine disparaît ainsi que 70 % des espèces terrestres (plantes, animaux).
Il y a 200 Ma, l'extinction du Trias-Jurassique marque la disparition de 75 % des espèces marines, et de 35 % des familles d’animaux, dont la plupart des diapsides et les derniers des grands amphibiens.
Il y a 66 Ma, l'extinction Crétacé-Tertiaire tue 50 % des espèces, dinosaures non-aviens compris.
Depuis 13 000 ans, l'extinction de l'Holocène est provoquée par la colonisation de la planète par l'être humain ; elle est parfois surnommée la sixième Extinction par des scientifiques (par exemple Paul Ehrlich ou Robert Pringle de l'université de Stanford, Californie) repris par des journaux^[13]^,^[14], bien que pour le moment ses dégâts en nombre d'espèces soient considérablement inférieurs aux cinq autres. La notion de désextinction est par ailleurs apparue au contraire dans les conférences TED^[15]. Une inconnue est cependant la taille minimale que doit avoir une population pour échapper au risque de dégénérescence par excessive consanguinité.

Plusieurs épisodes d'extinction sont décrits au Cambrien, mais ils sont mal connus et ne rentrent pas dans le groupe des big five, les cinq grandes extinctions de l'histoire de la Terre^[16]. On connaît aussi quelques extinctions moins massives, comme celle du milieu du Trias il y a 225 Ma, qui élimina une forte proportion des reptiles mammaliens alors dominants, et laissa le champ libre aux dinosaures.

Théories et débats

Les causes des extinctions massives ont trois origines : biologique (appauvrissement génétique, pression de prédation), terrestre (volcanisme, variations eustatiques, changements climatiques) et extra-terrestre (impact de météorite, augmentation des rayons cosmiques, hypothèse Némésis, Hypothèse Shiva). Ces causes peuvent se conjuguer et de nouvelles théories sont régulièrement proposées, ce qui suscite de nombreux débats.

La théorie volcanique invoque des périodes de volcanisme intense le long des failles continentales qui incluent des éruptions assez puissantes pour envoyer plusieurs milliards de tonnes de roches en orbite basse. Cette théorie expliquerait la périodicité des extinctions massives ainsi que la coïncidence apparente de tels évènements avec un volcanisme intense et des traces d'impacts de météorites.

Une autre théorie implique une variation de la chimiocline suite à un réchauffement global de la planète, lui-même induit par le dégagement important de dioxyde de carbone lors d'une phase de volcanisme intense. La chimiocline atteignant la surface de l'océan, de grandes quantités de sulfure d'hydrogène sont libérées dans l'atmosphère. Les nuages de ce gaz toxique peuvent tuer plantes et animaux soit directement, soit indirectement en détruisant la couche d'ozone. Ce serait ce processus qui serait à l'origine des extinctions de la fin du Permien et de la fin du Trias. Les biomarqueurs trouvés dans les sédiments de ces époques attestent que des bactéries consommatrices de sulfure d'hydrogène ont alors proliféré dans tous les océans.

Des modifications de l'albédo, de la chimie de l'air et de l'eau (acidification) auraient pu avoir des impacts majeurs et combinés sur la couche d'ozone, le taux d'ultraviolets et de rayonnement solaire et stellaire, la capacité de puits de carbone, de régulation et de résilience écologique des écosystèmes. La fonte brutale des hydrates de méthane pourrait également à certaines époques avoir provoqué des emballements du réchauffement climatique et des perturbations des grands courants marins dans des laps de temps trop courts pour permettre les réponses adaptatives des espèces et écosystèmes.

Une nouvelle théorie suggérée en 2008 par une équipe de scientifiques de l'université de Cardiff évoque le rôle de la Voie lactée qui pourrait être responsable des six extinctions de masse de l'histoire de la Terre. Selon cette théorie, de façon périodique, tous les 35 à 40 millions d'années, le système solaire traverse le plan galactique, caractérisé par une forte densité en gaz et en poussière. Or, à mesure qu'il le traverse, les forces gravitationnelles des nuages de gaz et de poussière environnants délogent les comètes de leur trajectoire. Celles-ci plongent alors dans le système solaire, certaines d’entre elles pouvant entrer en collision avec la Terre. Le risque de collision augmenterait ainsi d'un facteur dix. Cette hypothèse concorde d'après ses auteurs avec l'observation des cratères sur Terre qui suggère un plus grand nombre de collisions tous les 36 millions d’années environ^[17].

Cycles

Le graphique ci-dessus montre les différents cycles de l'histoire naturelle, les extinctions de masse et les principaux astroblèmes. Les extinctions massives ont toujours été suivies d'explosions radiatives. Selon les lois de la sélection naturelle dans la théorie de l'évolution, les espèces qui disparaissent libèrent des niches écologiques pour d'autres espèces qui alors sont susceptibles d'évoluer. Cette évolution est appelée spéciation. Ces cycles, si rapides qu'ils soient, sont de l'ordre de plusieurs millions d'années. Dans le cas d'une extinction massive actuelle, l'espèce humaine ne pourra pas constater d'explosions radiatives du fait de ces durées.

Notes et références

↑ (en) Anthony D. Barnosky et col, « Has the Earth’s sixth mass extinction already arrived ? », Nature, n^o 471,‎ 3 mars 2011, p. 51 (DOI 10.1038/nature09678)
↑ (en) William Glen, The Mass-extinction Debates. How Science Works in a Crisis, Stanford University Press,‎ 1994, 370 p.
↑ (en)Raup D. M. et Sepkoswki, Jr., J. J. (1982), Mass extinctions in the marine fossil record, Science 215 (1982), 1501-1503
↑ Laurent Emmanuel, Marc de Rafelis Saint Sauveur, Ariane Pasco, Géologie, Dunod,‎ 2014, p. 174
↑ (en) David M. Raup, « A Kill Curve For Phanerozoic Marine Species », Paleobiology, vol. 17, n^o 1,‎ 1991, p. 44 (lire en ligne)
↑ Francis Lethiers, Evolution de la biosphère et événements géologiques, Taylor & Francis,‎ 1998, p. 298
↑ (en) David M. Raup & J. John, Jr. Sepkoski, « Mass extinctions in the marine fossil record », Science, vol. 215, n^o 4539,‎ 19 mars 1982, p. 1501–1503 (DOI 10.1126/science.215.4539.1501)
1 2 http://www.slate.fr/story/100691/sixieme-extinction-terre
1 2 Sepkoski, J.J., Jr., 1981, A factor analytical description of the Phanerozoic marine fossil record: Paleobiology, v. 7, p. 36–53
↑ Sepkoski, J. J., Jr., 1984, A kinetic model of Phanerozoic taxonomic diversity, III. Post-Paleozoic families and mass extinctions, Paleobiology 10, 246-267
↑ Peter M Sheehan (2010) - The late Ordovician mass extinction. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2001.29:331-364. http://usuarios.geofisica.unam.mx/cecilia/CT-ST/Sheehan2001OrdovicianExtintion.pdf
↑ Peter M Sheehan (2010) - The late Ordovician mass extinction. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2001.29:331-364. http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.earth.29.1.331?journalCode=earth
↑ (fr) « La sixième extinction des espèces peut encore être évitée », sur Lemonde.fr,‎ 13 août 2008
↑ (fr) « La sixième crise d’extinction a déjà commencé », sur France-Soir,‎ 2 mars 2011
↑ http://www.ted.com/talks/stewart_brand_the_dawn_of_de_extinction_are_you_ready.html
↑ Servais T. et al. (2010) - Understanding the « Great Ordovician Biodiversification Event » (GOBE). Influences of paleogeography, paleoclimate and paleoecology. GSA Today, v. 19, no. 4/5, doi: 10.1130/GSATG37A.1 http://www.geosociety.org/gsatoday/archive/19/4/pdf/i1052-5173-19-4-4.pdf&rct=j&frm=1&q=&esrc=s&sa=U&ei=eu67VNzdEY_baI2_gdAE&ved=0CBoQFjAB&usg=AFQjCNGOJqUjOVYCL_P72pvXfIGCkjLHrA
↑ (en) J. T. Wickramasinghe & W. N. Napier, Impact cratering and the Oort Cloud, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 387, 153-157 (2008), arXiv:0803.2492 (astro-ph) Voir en ligne.

Annexes

Bibliographie

Lewin Leakey, La sixième extinction, Évolution et catastrophes, Flammarion (1997), ISBN 2-08-081426-5

Liens externes

Rapport d'étape du Sénat français : La biodiversité, l'autre choc (33 pages, par l'Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques)
Cours de paléontologie de Biodeug
Découverte récente

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