Les Origines de la Vie, Un Jaillissement Mystérieux, une Evolution Unique

Le Paléozoïque

Echelle géologique du Paléozoïque
Le Précambrien
Le Cambrien
L'Ordovicien
Le Silurien
Le Dévonien
Le Carbonifère
Le Permien

Echelle géologique du Paléozoïque

Millions d'années

Eres

Périodes

Etages

Principaux événements

Plissements

250








PALEOZOIQUE
( Primaire )

Permien

Thurringien

Premiers Dinosaures





Asturies


Hercynien


Bretagne

Acadie

270

Saxonien

Glaciation 5ème extinction massive des végétaux et des animaux

290

Autunien

Conifères

300

Carbonifère

Stephanien

Reptiles

310

Westphalien

Fougères arborescentes

320

Namurien

Insectes

340

Viséen

Amphibiens

360

Tournaisien

Fougères
 

Poissons
osseux
 

367

Dévonien

Famennien

 

Plantes
terrestres
 

375

Frasnien

Glaciation

4ème extinction

Premières ammonites

378

Givétien

Stringocephalus burtuni

382

Eifelien

Calceola sandalina

385

Emsien

Geesops sparsinodosus gallicus

387

Praguien

Paraspirifer cultrijugatus



Ardennes



Ecosse



Calédonien



Baïkal

 

Appalaches

390

Lochkovien - Pridolien

Chlorodictum problematicyum

400

Silurien

Ludlovien

Schistes Bigarrés d'Oignies et de Saint Hubert

405

Wenlockien

Poissons
cuirassés

412

Llandovérien

Paradoxides

418

Ordovicien

Ashgillien

Apparition des premiers poissons et des mollusques céphalopodes

425

Caradocien

438

Llandeilien

450

Llanvirnien

470

Arénigien

480

Trémadocien

495

Cambrien

Potsdamien

Apparition des éponges, des mollusques, des trilobites, des échinodermes

520

Acadien

540

Géorgien

565 PROTEROZOIQUE Protérozoïque supérieur 3ème extinction massive
580 Apparition des premiers vers
620 Nouvelle Glaciation
760 Protérozoïque moyen Glaciation
2.000 Début du règne des Acritarches (algues vertes)
2.100 Apparition des premiers métazoaires (êtres pluricellulaires)
2.200 Protérozoïque inférieur Glaciation huronienne

2ème extinction

2.330 Apparition des bactéries coccoïdes (ancêtres du phytoplancton)
2.500 Développement des stromatolites
2.680 ARCHEEN     Apparition des Eucaryotes (cellules présentant un noyau)
3.200 Apparition des algues bleues et de la photosynthèse
3.250 Impact d'une météorite géante

(Fig Tree)

  1ère extinction

3.400 Apparition des premières formes de vie (bactéries)
3.800
4.500 Etoiles et planètes Naissance du système solaire
15.000 Big-Bang Naissance de l'univers

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Le Précambrien


Le Précambrien ou Protérozoïque de - 4 milliards à - 600 millions d'années (RESUME)

Géologie & climat

Il y a une accumulation de grandes épaisseurs de roches sédimentaires, mais la majeure partie de celles qui ont subsisté ont été gravement altérées par les plissements et la pression. C'est une période de grande activité volcanique.

L'atmosphère possède peu d'oxygène en ses premiers stades. L'émission de ce gaz semble avoir été utilisé comme arme chimique par des micro-organismes, poison fatal pour tous les anaérobies. Le climat est souvent froid, avec des périodes glaciaires et quelques-uns unes plus chaudes.

Faune & flore

La vie n'existe que dans l'océan primaire, sous la forme de procaryotes (cellules sans noyau comme les bactéries) depuis près de 3,8 milliards d'années. Vers -2 milliards d'années, un nouveau genre d'êtres unicellulaires, les eucaryotes ou cellules à noyau (algues vertes) colonise aussi l'océan.

Il faut attendre la fin de cette ère, vers - 600 millions d'années, pour que la vie multicellulaire explose en une multitude d'espèces, dont seul un petit nombre existe encore de nos jours, comme le montre la faune d'Ediacara.


Un jour, donc, il y a quelques 4 milliards d'années, profond divin mystère la vie apparaît. Ce premier être vivant n'est ni un végétal, ni un animal mais une protocellule ou plutôt une protobactérie. En un mot, un unicellulaire, un protozoaire.

Cette petite chose microscopique est née dans la marée organique de l'époque et sa création fut stimulée par l'action divine, diront certains ou par des décharges électriques dans l'atmosphère et le volcanisme sous-marin diront d'autres ou par les lois chimico-physiques diront les derniers.

Qu'importe, je ne polémiquerai pas sur le sujet car c'est le fait scientifique qui est important : la vie vient d'apparaître. A mon avis, nul ne saura jamais prouver avec une probabilité de réussite de 100% et avec 0% d'erreur, l'une ou l'autre thèse. Alors restons-en aux faits : la vie s'est installée sur Terre.

Nous voici donc arrivés à une époque charnière : il y a près de 4 milliards d'années. La chimie de la vie se met en place dans les océans. Les premières formes de vie formées à la suite de l'évolution chimique datent d'au moins 3,6 milliards d'années. Ces premiers organismes procaryotes devaient vivre en milieu très chaud, près des sources hydrothermales. De ces ancêtres ont évolué deux populations différentes. La première, cantonnée dans ce type de milieu a donné les archaebactéries, la seconde s'est adaptée à des milieux moins hostiles et a donné les Eubactéries.

Ces êtres vivants puisaient leur énergie dans les molécules du milieu qui les entourait, notamment par des réactions de fermentations. Certaines bactéries ont alors développé des moyens de récupérer cette énergie du rayonnement solaire, source inépuisable. C'est l'apparition de la photosynthèse. Les cyanobactéries différencient ainsi la chlorophylle et mettent en place les photosystèmes (PSI dont la source d'électrons est constituée par les minéraux et les molécules organiques, puis le photosystème II qui permet de récupérer les électrons des molécules d'eau).

A partir de ce moment, de tels organismes sont complètement indépendant d'une source de nourriture dans le milieu (ce sont des autotrophes) et peuvent coloniser l'ensemble des océans. Ce sont même les premiers fournisseurs de telles molécules pour tous les autres organismes qui ne font pas de photosynthèse (les hétérotrophes). Les premiers fossiles, des stromatolithes (formés par l'activité des cyanobactéries), ont été trouvés dans des roches de 3.5 milliards d'années. Cette réaction de photosynthèse produit un déchet très toxique pour les autres organismes : l'oxygène. Seules les cellules ayant développées des antioxydants ont pu survivre (vitamine C et vitamine E que l'on utilise, pour cette propriété, dans les additifs alimentaires ou des enzymes comme la superoxyde dismutase et la catalase). Cet oxygène a d'abord dû être fixé par les minéraux dissous comme le fer ce qui peut expliquer les dépôts stratifiés de magnétite (formations de fer rubané) formés entre 3,5 et 1,7 milliards d'années.

Puis la concentration d'oxygène a augmenté dans le milieu. La plupart des organismes anaérobies ont alors été décimés. Les bactéries sensibles vont se cantonner aux zones non colonisées par les bactéries photosynthétiques qui envahissent toutes les eaux peu profondes. D'autres vont développer la chaîne respiratoire qui neutralise l'oxygène en formant de l'eau et devenir de plus en plus dépendant des organismes autotrophes pour leur nourriture.

Alors que l'atmosphère s'enrichit en oxygène, elle s'appauvrit en CO2. Les stromatolithes fixent en effet le dioxyde de carbone atmosphérique sous forme de calcaire. Dans l'atmosphère, l'oxygène subit l'action des rayonnements UV et se transforme en partie en ozone. Ainsi se forme peu à peu une couche d'ozone dont la particularité est de bloquer une grande partie des rayonnements nocifs du soleil. Le ciel a pris à cette époque le beau bleu qu'on lui connaît. Par contre l'eau des océans devait plutôt être verte en raison des cyanobactéries qui les habitaient.

Les organismes de l'époque étaient tous des procaryotes. Certains procaryotes ont perdu leur paroi, grandi, et développé des réseaux membranaires de plus en plus spécialisés. Ils ont ainsi formé les premiers organismes eucaryotes il y a environ 3 milliards d'années. Puis ils se sont associés, combinés avec d'autres procaryotes par endosymbiose il y a quelques 1,5 milliards d'années. Ces êtres vivants ne sont alors constitués que d'une seule cellule, comme les procaryotes, mais celle-ci est plus grosse et possède un noyau qui isole le matériel héréditaire. Rapidement ces organismes, les protistes, se réunissent en colonies et peu à peu vont former les premiers métazoaires ou organismes pluricellulaires. Ce sont les Algues qui sont les pionniers dans ce domaine.

L'évolution des coacervats a aboutit à la formation d'une cellule possédant toutes les propriétés nécessaires à son indépendance, à sa vie. Cet ancêtre commun à toutes les formes de vie actuelle devait ressembler fortement aux bactéries primitives que l'on connaît actuellement. Peut-être était-il autotrophe, peut-être était-il hétérotrophe, on ne sait pas. Toujours est-il qu'avec cet ancêtre commun débute vraiment l'évolution biologique.

Les scientifiques, pour se retrouver dans la diversité des formes de vie, ont conçu un classement, plus ou moins arbitraire. Ainsi ils distinguent actuellement cinq grandes divisions ou règnes :

les Monères, qui regroupent l'ensemble des organismes procaryotes (les bactéries), c'est à dire constitués d'une cellule sans noyau,

les Protistes, qui regroupent des organismes eucaryotes en majorité unicellulaires (et ne répondant pas aux critères des autres règnes). Leur(s) cellule(s) possède(nt) un noyau,

les Mycètes, ou champignons, qui regroupent les organismes eucaryotes hétérotrophes et possédant une paroi,

les Végétaux, qui regroupent les organismes eucaryotes autotrophes et possédant une paroi,

et enfin, les Animaux, qui regroupent les organismes eucaryotes hétérotrophes et ne possédant pas une paroi.

Si la séparation entre Monères et les autres règnes est très simple (les cellules sont très différentes), les limites qui existent entre protistes, mycètes, végétaux et animaux restent beaucoup plus floues. Les critères décrits ici sont très sommaires et ne reflètent pas la totalité des caractéristiques propres à chaque règne ( il faudrait étudier les cycles de développement, le mode de nutrition, les structures cellulaires...).

Dès l'Archéen, soit 500 millions d'années plus tard, les premières photosynthèses apparaissent dans les colonies de ces bactéries. Elles vont former de véritables récifs carbonatés, siliceux, phosphatiques, hématiques ou ferro-manganiques en forme de dômes, de colonnes ou de croûtes planes composées d'une succession de fines laminassions de quelques centimètres à quelques dizaines de mètres de hauteur appelés stromatolithes.

Ces bactéries utilisent l'énergie solaire pour réaliser la matière organique sans libérer d'oxygène selon :

2n H2S (sulfure d'hydrogène) + n CO2 (gaz carbonique) = C6H12O6 (sucre) + 2n S (soufre) + n H2O (eau) + hv

En complément de la photosynthèse précédente, la photosynthèse aérobie va apparaître. Ceci va être le tournant décisif de la vie car cette photosynthèse va libérer de l'oxygène selon :

n H2O (eau) + CO2 (gaz carbonique) = C6H12O6 (sucre) + n O2 (oxygène libéré) + hv

On a longtemps cru que ce processus biologique constituait la seule et unique source d'oxygène gazeux de notre atmosphère. Pourtant elle a peut-être été précédée par un autre mécanisme physico-chimique, celui-là.

Comme toutes les jeunes étoiles, le Soleil à ses débuts, émet un important rayonnement ultraviolet, cent fois plus intense qu'aujourd'hui. A la différence des vents solaires, les ultraviolets franchissent aisément l'écran magnétique. Cette irradiation intense aboutit vraisemblablement à une libération importante d'oxygène par photodissociation de molécules de gaz carbonique et d'eau.

Cet oxygène libéré par une masse incroyable de petites algues bleues et par le gaz carbonique et l'eau va changer considérablement la face de la terre. En effet, les bactéries apparues au début vont être purement et simplement éliminées par ce poison violent qu'est l'oxygène. Ce premier travail étant réalisé, l'oxygène va alors se libérer dans l'atmosphère qui va devenir oxydante.

Ce processus rend compte du degré d'oxydation des roches sédimentaires les plus anciennes qui s'expliquerait difficilement si l'atmosphère prébiotique n'avait pas comporté d'oxygène libre. On observe à cette époque de gigantesques dépôts d'oxydes de fer rubanés. Ce fut l'époque des "océans de rouille". Ces dépôts sont actuellement exploités un peu partout dans le monde et le plus grand gisement à ciel ouvert se trouve en Australie (50km / 200km).

Il milite aussi pour une apparition précoce de la couche d'ozone. En effet, ce nouvel élément chimique va s'ioniser et former l'ozone (O3) de la haute atmosphère qui nous protège des rayons cosmiques néfastes et si cela se confirme, ce phénomène aura grandement facilité l'apparition d'organismes vivants.

L'atmosphère se prépare pour une vie aérobie.

Un nouveau principe est né : l'être vivant naît, croît, se reproduit et meurt. Ces petites bactéries sont les premiers maillons d'une immense chaîne destinée à venir jusqu'à nous.

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Le Cambrien


Le Cambrien -550 millions d'années (durée : 45 M ans) (RESUME)

Géologie et climat

Beaucoup de mers peu profondes et très étendues. En de nombreux endroits, le fond marin s'affaisse, forme des cuvettes et se remplit de sédiment. Plus tard dans cette époque, les fonds marins commencent à se plisser et s'exhausser.

Le climat est d'abord froid, avec des conditions arctiques dans la zone nord-américaine, mais devient graduellement normal.

Faune & flore

Cette époque est remarquable par la richesse de sa faune comme le démontre les schistes de Burgess. Les principaux groupes d'invertébrés sont présents, comme les méduses, éponges, coraux, vers plats, arthropodes, mollusques, chordés (ancêtres des vertébrés), échinodermes et brachiopodes. On trouve aussi les précurseurs des trilobites

Par contre, des espèces comme les prédateurs Anomalocaris ou Opabinia ont totalement disparus à la fin de cette période, sans laisser de descendance.

Aucune flore terrestre n'existe encore. Les algues marines multicellulaires, similaires à celles que nous connaissons aujourd'hui sur nos côtes, colonisent les fonds marins peux profonds. D'autres, sécrétant du calcaire, contribuent à la formation de roches pendant le Cambrien Supérieur.


Mais déjà des pluricellulaires font leur apparition. La vie se diversifie. Mais de cette époque nous ne savons presque rien car peu de traces nous ont été laissées. Il faut savoir, en effet, que seules les parties dures de l'organisme (os, coquille, carapace) sont fossilisées... et à cette époque, rien de tout cela n'existait encore.

Donc, nous n'avons que de vagues traces. Mais parfois, Mère Nature nous fait un petit cadeau... Et ce fut le cas...

C'est en Australie, dans les collines d'Ediacara, dans des roches du Précambrien datées de +- 600 millions d'années et en Colombie Britannique, dans la région de Burgess, dans des roches datées de +-530 millions d'années (respectivement Précambrien et Cambrien Moyen) que l'on trouve les fossiles des plus anciens organismes pluricellulaires.

Etonnants car certains de ces êtres appartiennent à des règnes originaux qui ne sont jamais parvenus jusqu'à nous... alors que d'autres nous semblent déjà si proches de ce que nous connaissons.

On n'aura pas la naïveté de croire que la transformation de la cellule en tissu s'est faite en une seule fois. Il est certains que là aussi, les essais ont été multiples et que bon nombre d'entre eux ont été infructueux. Il n'est donc pas étonnant de voir au niveau d'Ediacara ou de Burgess des adaptations qui nous paraissent étranges, simplement parce qu'elles ne nous sont pas coutumières. Et des énigmes restent sans réponse...


Dessin L.V.B.

Hallucigénia fut d'abord considéré comme un animal appartenant à un embranchement inconnu. Mais la découverte en Chine de spécimens mieux conservés appartenant au même ensemble ont montré que la première interprétation était erronée. Hallucigénia avait été étudié à partir d'une reconstitution où les faces dorsale et ventrale étaient inversées. En remettant l'animal sur ses pieds, on a pu le rapprocher du groupe actuel des Onychophores.


Pikaïa.


Anomalocaris
Dessin L.V.B.
 

 
 
Marella
Dessin L.V.B.
 

 
 
 
 
Nectocaris
Dessin L.V.B.
 

 
 
Opabinia
Dessin L.V.B.
 


Espèce de lys de mer (Dinomischus - 1 cm).
Dessin L.V.B.
 


 

Les "brouillons" de la vie : espèces n'ayant pas eu de descendance.


Dessin Noëlla Wébert
Reconstitution de la faune du Cambrien des schistes de Burgess et d'Ediacara.


La grande conclusion à laquelle sont arrivés Whittington et ses collaborateurs est que la faune du Schiste de Burgess montre une extraordinaire différence entre la vie actuelle et celle d'un lointain passé : avec un beaucoup plus petit nombre d'espèces, le Schiste de Burgess présente une diversité des plans d'organisation anatomique bien plus grande que la gamme que l'on peut observer actuellement dans le monde entier. En un instant géologique, au milieu du Cambrien, presque tous les embranchements modernes ont fait leur apparition, en même temps qu'une vaste gamme de formes animales qui sont autant d'expériences anatomiques, mais qui ne survivront pas très longtemps. Les 500 Ma suivants n'ont vu naître aucun embranchement (sauf peut-être les bryozoaires), seulement des variantes sur des modèles de base établis.

L'étude de cette faune nous enseigne que l'histoire de la vie multicellulaire a été dominée par la décimation d'un vaste stock initial, qui s'était constitué en peu de temps lors de l'explosion cambrienne. L'histoire des 500 derniers Ma a été caractérisée par la restriction de la disparité‚ suivie de la prolifération de quelques types d'organisation stéréotypée, et non pas par l'expansion générale de la gamme des plans anatomiques et d'un accroissement de la complexité, comme le voudrait notre conception de l'évolution selon un cône de diversité croissante.

Le fond des océans commence à grouiller de vie. Nous sommes il y a 650 millions d'années et les coraux solitaires et coloniaux apparaissent.

Depuis la création de la terre, il y a plus ou moins 6 milliards d'années, 5 milliards et demi se sont déjà écoulés... et la vie a vraiment pris son départ. Chaque branche, chaque embranchement qui s'élabore petit à petit, fera apparaître une invention nouvelle : la coquille, la carapace articulée, le système nerveux centralisé, le sang, le cerveau, le cœur,... Pour une espèce venue jusqu'à nous, des centaines ont disparu. Certaines nous ont laissé leurs empreintes fossiles qui nous permettent de reconstituer les premiers brouillons oubliés de ce livre extraordinaire qu'est l'Evolution et que la vie écrit encore aujourd'hui au quotidien.

Mais voyons cela d'un peu plus près, remontons le temps et assistons ébahis aux premiers balbutiements de la vie, assistons inquiets aux tragédies de la conquête et de la domination, regardons intéressés des empires s'élever pendant que d'autres s'écroulent. Etait maître celui qui était le plus perfectionné.

Dès l'Archéen, et le Précambrien, des animaux primitifs vont apparaître : des éponges, des coraux solitaires mais aussi coloniaux des bryozoaires et des crinoïdes. Tous ces animaux sont inféodés au sol. Ils ne peuvent se déplacer.

Cependant, la vie veut un être autonome. Mais qui dit "autonome" dit "déplacement" et qui dit "déplacement" dit "vision". Il faut donc des yeux. La nature va y pourvoir.

Le 1er animal à avoir des yeux est le trilobite.


Photo L.V.B. British Muséum
Reconstitution d'un trilobite.


Le trilobite n'est pas seulement le 1er animal à avoir des yeux mais c'est aussi et surtout le premier arthropode. Il est l'ancêtre des insectes, des crustacés, des myriapodes et des arachnides.

Il nous a laissé en outre une descendance propre : la limule qui vit encore aujourd'hui sur les côtes du Mexique.

Position des continents il y a 600 millions d'années, soit à la toute fin du Précambrien, alors que ceux-ci dérivaient les uns par rapport aux autres : Laurentia, Baltica, Sibéria, Gondwana, Kazakhstania China. Progressivement s'ouvrait un océan entre Laurentia et Baltica, un océan que les géologues ont baptisé Iapétus.


Position des continents il y a 600 millions d'années.


Début du Cambrien, il y a 540 millions. L'océan Iapetus s'ouvrait encore ; on doit donc supposer l'existence d'une dorsale médio-océanique entre Laurentia et Baltica. Gondwana amorçait une migration vers le sud.


Position des continents il y a 540 millions d'années.


Au milieu du Cambrien, il y a 525 millions d'années, Laurentia et Baltica s'étaient éloignés encore plus l'un de l'autre, produisant un océan Iapetus encore plus large. Gondwana poursuivait sa migration vers le sud.


Position des continents il y a 525 millions d'années.


Vers la fin du Cambrien, il y a 510 millions d'années, l'océan Iapetus avait atteint son ouverture maximale après 140 millions d'années (flèche rouge à double pointe).


Position des continents il y a 510 millions d'années.

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L'ordovicien


Il y a 500 millions d'années, au tout début de l'Ordovicien, soit 150 millions d'années après le début de l'ouverture de Iapetus, il s'est développé à la marge de Laurentia une zone de subduction, créant du même coup un arc volcanique insulaire. Le mouvement s'était renversé. L'océan Iapetus commençait à se refermer ; Laurentia et Baltica convergeaient.

On est donc passé d'un océan de type Atlantique, c'est-à-dire en ouverture avec marges passives, à un océan de type Pacifique, en fermeture, avec marges actives. Durant tout ce temps, Gondwana migrait toujours vers le sud.


Position des continents il y a 500 millions d'années.


Il y a 480 millions d'années, la fermeture de Iapetus se poursuivait et les arcs volcaniques insulaires fonctionnaient toujours.

Le rapprochement des masses continentales ne se faisait pas uniquement entre Laurentia et Baltica, mais aussi entre Laurentia et Siberia. Au sud, une petite masse continentale s'était détachée de Gondwana et migrait vers le Nord.


Position des continents il y a 480 millions d'années.


L'Ordovicien -505 millions d'années (durée : 67 M ans) (RESUME)

Géologie & climat

Les mers s'étendent encore et de nouveaux bassins sédimentaires se forment. Grande activité volcanique produisant des couches de lave et de cendres. La chaîne de montagnes nord-américaines des Appalaches surgit.

Les températures sont à peu près normales, devenant progressivement plus élevées.

Faune & flore

Les graptolites et les trilobites abondent. Les coraux et les brachiopodes se répandent rapidement. Apparition des premiers vertébrés, des poissons sans mâchoires, tel Astrapis, l'un des poissons les plus anciens qui vivait durant l'Ordovicien en Amérique du Nord. Ce poisson sans mâchoire possédait un simple orifice buccal, avec lequel il suçait les petits détritus jonchant le fond marin. La tête et le corps étaient enveloppés dans un épais bouclier osseux, percé d'orifices oculaires à l'avant et d'une rangée de fentes branchiales, à l'arrière. Ce poisson nageait en exécutant des battements latéraux de sa queue.

Abondance d'algues sécrétant de la chaux, formant souvent de petits récifs. Il n'y a apparemment pas de plantes terrestres, bien que des formes simples de mousses et de lichens aient pu vivre sur terre.


Nous abordons le Silurien et l'Ordovicien. Depuis les débuts de la vie, déjà près de 550 millions d'années se sont écoulées, et déjà de nouvelles inventions font leur apparition. La coquille et avec elle des légions de brachiopodes et des mollusques.

Parmi ces mollusques, l'un d'entre eux va se doter de tentacules, d'yeux et va devenir un féroce carnassier, ancêtre de nos pieuvres, poulpes et calmars : l'orthoceras.


Dessin Noëlla Wébert
L'orthoceras.


Voici une vue, imaginée, bien entendu, puisque l'homme n'était pas là pour le voir, mais assez fidèle, je crois, d'un paysage marin du Silurien-Ordovicien.


Dessin Noëlla Wébert
Paysage du Silurien - Ordovicien.


Au milieu de l'Ordovicien, il y a 460 millions d'années, Iapetus continuait à se refermer. L'arc volcanique insulaire qui se trouvait au large de Laurentia, entra en collision avec la marge de Laurentia. C'est une collision de type plaque océanique contre plaque continentale : une chaîne de montagne immature s'est formée ; on a appelé cette chaîne, la chaîne taconnienne, la première phase de la formation des Appalaches.

Le continent Gondwana a atteint le pôle sud.


Position des continents il y a 460 millions d'années.


A la fin de l'Ordovicien, il y a 440 millions d'années, l'espace océanique entre Laurentia, Baltica et Siberia continuait à se refermer. La petite masse qui s'était détachée de Gondwana et qui migrait vers le Nord s'est morcelée pour donner un chaînon de microcontinents. Le pôle sud était occupé par la marge de Gondwana, plus spécifiquement le Nord de l'Afrique actuelle. Signalons ici qu'on connaît au Maroc des dépôts glaciaires d'âge Ordovicien supérieur ; pas surprenant, puisque le Nord de l'Afrique se situait au pôle sud à cette époque.


Position des continents il y a 440 millions d'années.

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Le Silurien


Le Silurien -438 millions d'années (durée : 30 M ans) (RESUME)

Géologie & climat

Les plaques continentales de l'Amérique du Nord et de l'Europe se joignent à la fin de cette période, entraînant le surgissement des monts Calédoniens à Terre-Neuve et en Europe du Nord-Ouest. D'amples dépôts de sel se forment dans les mers intérieures d'Amérique du Nord.

Le climat devient plus chaud, avec des conditions désertiques dans certaines régions.

Faune & flore

Diminution de la population des graptolites. Abondance de poissons sans mâchoire et à cuirasse. Apparition des premiers poissons à mâchoires et des Euryptéridés (sortes de grands scorpions maritimes, de 2m de long). Il y a de nombreux récifs de coraux et des brachiopodes en abondance.

Les algues continuent à prospérer dans les mers. Les premières plantes terrestres apparaissent, sans feuilles ni racines ; l'une d'entre-elles est connue sous le nom de Cooksonia ;

C'est au Silurien que les phénomènes métamorphiques vont commencer à diminuer, laissant de nombreuses formes de vie intactes dans ses couches sédimentaires. Cette faune a été classifiée par le géologue Barrande en faune "primaire", "secondaire" et "troisième". Cette classification ne tient pas compte d'une éventuelle évolution des fonctions animales, mais est plutôt rattachée aux différents étages du système silurien. Les Arthropodes, les Céphalopodes et les Brachiopodes (Lingules, Spirifers) dominent cette période.


Photo collection L.V.B.
Un magnifique Spirifer - Dévonien - Cerfontaine.


Au début du Silurien, il y a 430 millions d'années, Iapetus était devenu un océan étroit entre Laurentia et Baltica. Gondwana migrait toujours vers le Nord. L'espace océanique entre, au Nord Laurentia et Baltica, et au sud Gondwana, a été appelé l'océan Rhéïque.


Position des continents il y a 430 millions d'années.


Au milieu du Silurien, il y a 420 millions d'années, l'océan Iapetus était presque refermé. Au Nord, la collision était imminente entre les deux plaques continentales Laurentia et Baltica.

Signalons ici qu'une grande partie de ce qui est aujourd'hui le Québec et l'Europe de l'Ouest se situent dans la zone tropicale au sud de l'équateur. C'est pourquoi, par exemple, il s'est développé une grande barrière récifale qui va de la pointe de la Gaspésie, jusqu'aux Cantons de l'Est.


Position des continents il y a 420 millions d'années.


A la fin du Silurien, il y a 410 millions d'années, la collision Laurentia-Baltica a formé entre le Groenland et la Scandinavie la chaîne des Calédonides, une chaîne de montagnes qui est venue souder Baltica à Laurentia pour former une plus grande plaque continentale. Juste au sud, le chaînon de microcontinents était sur le point d'entrer en collision avec la marge de Laurentia. A noter cet océan Rhéïque qui se referme progressivement entre Gondwana et le nouveau continent Laurentia-Baltica.


Position des continents il y a 410 millions d'années.

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Le Dévonien


Le Dévonien -408 millions d'années (durée : 48 M ans) (RESUME)

Géologie & climat

Le soulèvement des plaques continentales se poursuit en Europe du Nord-Ouest, produisant le Continent des Vieux Grès Rouges où de grandes épaisseurs de grès rouge s'accumulent. La mer recouvre l'Amérique du Nord et y laisse des dépôts sédimentaires.

Le climat général est sec et chaud.

Faune & flore

Cette période est l'Age des Poissons ; de nombreuses nouvelles espèces apparaissent en eau douce et salée. Les graptolites disparaissent. Les goniatites, ancêtres des ammonites (céphalopodes à coquilles, comme les nautiles), apparaissent. Issus des poissons, les premiers amphibiens gagnent la terre.

Les plantes terrestres se répandent. Plusieurs espèces apparaissent, dont fougères, lycopodiacées et les premières plantes à graines.


Photo L.V.B. British Museum
Arandaspis.


Photo L.V.B. British Museum
Eusthenopteron.


Photo L.V.B. British Museum
Climatius.


Photo L.V.B. British Museum
Pteraspis.


Photo L.V.B. British Museum
Dinichtys.


Le Dévonien arrive et avec lui de grands chambardements se préparent. Le climat change. Des continents émergés sombrent dans les profondeurs obscures des océans tandis que des continents immergés font surface.

Seuls quelques îlots émergent en France, mais la région parisienne est alors complètement sous l'eau. Le massif volcanique de Rocroi a terminé son activité et l'érosion a eu raison des reliefs qu'il a générés. Une transgression marine débute allant du Sud vers le Nord. Il s'agit d'une mer peu profonde, étant donné la quantité importante de coraux que l'on retrouve dans les couches stratigraphiques de cette période. En effet, les coraux se développent que dans une eau parfaitement pure, d'une température minimum de 20 degrés ; et dont la profondeur ne dépassant pas 37 mètres.

C'est donc une époque des grandes formations coralliennes comme il en existe encore aujourd'hui le long du continent austral dans la Grande Barrière.

Ces formations nous ont laissé de magnifiques fossiles que les paléontologues étudient avec attention et que les collectionneurs recherchent pour leur beauté.

Nous pouvons dire que si le Dévonien fut l'époque des grands et beaux Coraux, il fut aussi celui des Crinoïdes, des Mollusques en tous genres tandis que les Brachiopodes prennent de plus en plus d'importance avec la famille des Spiriféridés. Enfin, les Trilobites sont en décadence tandis que d'autres Mollusques de la famille des Ammonoïdes font leur apparition.

Pour finir, la flore des rivages commence à apparaître laissant présager l'éclosion de la flore carbonifère.

Vers 430 millions d'années, certaines algues vertes se sont adaptées à la vie terrestre en raison d'un retrait des océans. De ces Algues évoluent deux groupes de Végétaux. Les Ptéridophytes, qui apparaissent seulement 10 millions d'années après les algues, sûrement car ils ont développé la lignine, une substance rigide pouvant résister aux forces de la pesanteur. Avec ces plantes apparaît le cormus. Des tissus se spécialisent et forment les vaisseaux conducteurs. La vie haploïde des Algues laisse place à un cycle de vie essentiellement diploïde. Ce sont d'abord des Végétaux composés d'une simple tige verte qui se dresse en direction de la lumière et qui se fixe au sol au moyen de pseudo-racines, puis qui, vers 350 millions d'années, s'ornent de feuilles. C'est à cette époque qu'apparaît le deuxième groupe, les Bryophytes (dont les Mousses sont les plus grandes représentantes).

Les arthropodes vont profiter de cette nouvelle source de nourriture, leur carapace abolissant leur dépendance à l'élément liquide en contrôlant les pertes en eau. Pour le problème de la respiration aérienne, on observe d'abord l'invagination du système branchial à l'intérieur de l'organisme (ce qui permet son maintien dans un parfait état d'hydratation, même sur la terre ferme). A la fin du Silurien les insectes et les myriapodes privilégient le système des trachées, plus adapté à une vie uniquement aérienne.

Puis des prédateurs les suivent ( les arthropodes) et un véritable réseau écologique se créé. Seuls les bords des océans et des autres étendues d'eau sont peuplés. Les déchets de tous ces organismes, mélangés aux particules minérales, forment le sol. A la fin du Cambrien, dans l'eau les premiers grands prédateurs (les céphalopodes) s'attaquent aux autres espèces (en particulier les trilobites).

A la fin de l'Ordovicien, à la suite d'une glaciation, près d'un tiers des espèces disparaît (Brachiopodes, Coraux). Au Silurien les Ptéridophytes (ou Fougères) peuvent s'installer et évoluer dans le nouveau sol, riche en éléments nutritifs. Elles terminent la formation des racines et des feuilles. L'appareil vasculaire devient très développé. La feuille (ou fronde) porte les spores, on parle de feuille fertile. Les stomates font leur apparition et facilitent la régulation hydrique. On observe une tendance à la simplification du stade intermédiaire dans la reproduction (individu qui porte les organes sexuels mâles ou femelles). Insectes et Myriapodes colonisent l'ensemble des terres émergées recouvertes de végétation.

La période dévonienne est caractérisée essentiellement par l'apparition des premiers vertébrés : les poissons. Ils appartiennent essentiellement à l'ordre des Ganoïdes (du grec ganos : éclat) ou poissons cuirassés hétérocerques (c'est-à-dire ayant la nageoire caudale dissymétrique). Ces poissons étaient recouverts de plaques osseuses armées d'épines. Certains ganoïdes atteignaient 2 mètres de longueur. Leur représentant était le Ptérichtys.

Les poissons évoluent très vite avec l'apparition des gnathostomes, poissons à mâchoires. C'est une transformation partielle du squelette soutenant les branchies qui permet la formation de la mâchoire. On distingue rapidement trois grands groupes : les chondrichtyens et les ostéichtyens ainsi que les acanthodiens (qui régressent à partir du Permien). Au Dévonien s'individualisent à partir des chondrichtyens, les placodermes et élasmobranches (ancêtres des requins), poissons cartilagineux. Les ostéichtyens (poissons osseux) donnent les actinoptérygiens et sarcoptérygiens. Les ostéichtyens dominent rapidement en raison de leur vessie natatoire qui permet un déplacement vertical de l'animal sans intervention des nageoires. Chez les sarcoptérygiens cette vessie natatoire se transforme en poumon. Ces poissons peuvent alors s'aventurer sur les plages.

C'est finalement au milieu du Dévonien, il y a 390 millions d'années, qu'a eu lieu cette collision entre les microcontinents et Laurentia, collision qui a formé la seconde phase des Appalaches, la chaîne acadienne. L'océan Rhéïque se refermait toujours.


Position des continents il y a 390 millions d'années.


A la fin du Dévonien, il y a 360 millions d'années, l'ensemble des masses continentales se rapprochait. L'océan Rhéïque était presque fermé.


Position des continents il y a 360 millions d'années.

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Le Carbonifère


Le Carbonifère -360 millions d'années (durée : 74 M ans) (RESUME)

Géologie & climat

D'épaisses couches de calcaires se forment dans les mers pendant époque du Mississippien (-360 à -300 millions d'années). Formation des gisements houillers de l'hémisphère Nord, résultant du continuel envahissement des forêts par la mer, pendant l'époque du Pennsylvanien (-300 à -286 millions d'années).

Le climat est chaud et très humide en Europe et en Amérique du Nord, avec des marécages tropicaux. Périodes glaciaires dans l'hémisphère Sud.

Faune & flore

Les amphibiens s'accroissent et s'étendent, donnant bientôt naissance aux reptiles. Les insectes apparaissent et pullulent assez vite. Coraux, brachiopodes et poissons sont très répandus dans les mers.

Des espèces géantes de lycopodiacées, fougères et prèles colonisent les tourbières de l'hémisphère Nord. Apparition des fougères à graines et des premiers conifères. Il y a une flore composés de Glossopteris dans l'hémisphère Sud.


Le Carbonifère est le théâtre d'importants mouvements orogéniques qui seront à l'origine d'une transformation en profondeur de la faune et de la flore. La mer dévonienne régresse de façon notable avec la formation de la chaîne hercynienne ou armoricaine. Cette chaîne suit une ligne allant de Séville à Clermont-Ferrand avec prolongement par Rennes sur l'Angleterre et par Nancy sur Prague et Odessa. D'Odessa, la chaîne remonte l'Oural et atteint l'océan glacial. Il s'agit donc d'une énorme chaîne montagneuse qui a donné lieu à des modifications métamorphiques importantes en Europe : la formation par rides successive créée des dépressions et des fractures de l'écorce terrestre par lesquelles des matières éruptives s'échappent. L'origine du granit vient de là.

C'est à cette période que Paris émerge, laissant les couches sédimentaires formées au cours des périodes précédentes à l'air. Des sources d'eau jaillissent de tous les points, des fleuves se forment et la flore commence à couvrir le sol (d'où le nom de cette période : Carbonifère vient de carbone, élément constitutif des matières organiques et des énormes couches de charbon qui furent exploitées en Belgique, Nord de la France et Grande-Bretagne). Il faut savoir qu'à cette période, la température à la surface de la Terre était uniforme (un climat tropical régnait). L'air chargé d'humidité et de gaz carbonique, le tout réchauffé par les radiations solaires permit l'éclosion d'une flore abondante, uniforme mais peu variée : fougères et conifères. Par ailleurs, le développement de cette flore fixant le carbone de l'air permit de "purifier" l'atmosphère, la rendant ainsi accessible à plusieurs familles d'être vivants : les Arachnides, les Insectes, les Amphibiens et Batraciens commencent à pulluler, laissant présager l'arrivée imminente des Reptiles.


Photo L.V.B. British Museum
Ichtyostega.


Photo L.V.B. British Museum
Une vue imaginée du Carbonifère.


Le Carbonifère connaît l'explosion des Ptéridophytes qui envahissent tous les milieux et deviennent gigantesques. Des fougères à graines apparaissent. Mais l'ovule apparaît avec les Préspermaphytes (Ginkgo biloba, Cycas...), il correspond, avec les étamines, à la simplification ultime du stade intermédiaire. Après fécondation, où une infime quantité d'eau est nécessaire, l'ovule (plutôt l'œuf) se détache de la plante et évolue à terre. C'est avec les Spermaphytes (fin carbonifère) que la fleur va protéger l'ovule. Chez les Gymnospermes (conifères) la fleur est encore discrète : c'est par exemple l'écaille d'une pomme de pin. Après fécondation, la graine accumule des réserves sur l'arbre puis se déshydrate et tombe à terre. Les vaisseaux vasculaires se perfectionnent avec l'apparition de formations secondaires plus spécialisées. Les nombreux gisements de pétroles datent de cette époque quand les troncs étaient ensevelis au fond des nombreux marais.

A la fin du Carbonifère, il y a 310 millions d'années, ce fut le début de la collision entre Gondwana et Laurentia-Baltica, deux grandes masses continentales.

La collision a d'abord eu lieu au niveau des Maritimes (côté Laurentia) et du Maroc (côté Gondwana). Ce fut le dernier soubresaut des Appalaches. Plus vers l'Ouest, il y avait encore un bout d'océan.


Position des continents il y a 310 millions d'années.

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Le Permien


Le Permien -286 millions d'années (durée : 41 M ans) (RESUME)

Géologie & climat

Cette époque voit la jonction entre l'Euramérique, l'Asie et le Gondwana, d'où formation d'un seul supercontinent. Il s'ensuit un vaste surgissement des montagnes ; les Appalaches, ainsi que l'Oural et les Alpes autrichiennes se haussent d'avantages.

Le climat est surtout sec et chaud, mais la Période Glacière s'est prolongée dans l'hémisphère Sud.

Faune & flore

Il y a accroissement rapide et expansion des reptiles. Les amphibiens sont moins nombreux et restent surtout dans l'eau. C'est à cette période que se produit la plus grande extinction de masse connue à ce jour : 50% des familles et 95% des espèces animales et végétales disparaissent, comme les trilobites, de nombreuses espèces de coraux et de poissons.

Les lycopodes géants et les grandes prèles disparaissent en raison de la sécheresse. Des fougères à graines, plus petites, remplacent les grands modèles. Grand accroissement des conifères.


Le Permien, période finale de l'ère primaire, est marqué par l'avancée de la mer sur les terres, début de l'invasion de la mer triasique. De plus, la chaîne hercynienne commence à s'éroder sous l'effet des éléments et les importants volcans du massif central cessent leur activité. Toutefois, l'événement le plus marquant est certainement la conquête des terres par les Amphibiens, qui donneront naissance à une nouvelle famille, exclusivement "terrestre" : les Reptiles...

Au Permien, Ichtyostéga, fait le lien entre les Poissons crossoptérygiens et les Amphibiens. Son squelette s'est adapté à la vie terrestre, il permet de lutter avec efficacité contre la pesanteur. La surface musculaire est renforcée et les articulations des membres permettent au tronc de surélever facilement et sans perte d'énergie inutile, au-dessus du sol. Les Amphibiens se développent particulièrement autour des zones humides, en raison d'une moindre dépendance à l'élément liquide (qui ne devient indispensable que pour la reproduction). Les Reptiles, qui arrivent ensuite, se sont affranchis totalement de l'eau. Leurs écailles (production d'origine cutanée) et surtout l'invention de l'œuf leur permet d'explorer de nouvelles niches écologiques. Les Spermaphytes les ont précédés grâce à la dissémination de leur graines.

En effet, des végétaux plus évolués ont fait leur apparition. Les chlamydospermes (éphédra, wélwéshia) ont des étamines ainsi que des graines semi-enveloppées. Enfin chez les Angiospermes on observe une diminution du nombre de pièces florales par verticilles (pétales, étamines...), l'ovaire s'enfonce sous la fleur et est protégé par le calice, la fleur devient zygomorphe c'est à dire que sa forme n'est plus symétrique (ainsi certaines orchidées imitent des insectes). Les couleurs font leurs apparitions. La fécondation n'est plus liée à la présence d'eau liquide. La graine est complètement protégé par un fruit, généralement issu de la transformation de la fleur.

La dissémination est devenue un facteur important, le pollen peut parcourir des milliers de kilomètres pour féconder une oosphère, les graines transportées par le vent, les animaux et même l'eau permettent aux espèces de conquérir de nouveaux territoires.

A la fin du Permien, les continents se sont rassemblés une seule masse continentale, la Pangée. Il y a réduction du nombre des marges continentales. Le centre de cet énorme continent s'est rapidement desséché formant de grandes zones désertiques. Les niches écologiques ont donc été réduites en grands nombres. Plus de 80% des espèces marines périssent (tous les trilobites, les tétracoralliaires). Une grande partie des vertébrés terrestres est décimée également. De plus une période glaciaire se met en place. La majorité des fougères disparaissent pour laisser place aux conifères plus adaptés au froid. Chez les animaux, seuls les animaux homéothermes (ancêtres des mammifères et oiseaux) ne sont pas affectés. Les arthropodes géants disparaissent.

C'est finalement à la fin du Permien, il y a 250 millions d'années, que s'est terminée la collision. Au Nord, il s'est formé entre Baltica et la Russie, la chaîne des Ourals.


Position des continents il y a 250 millions d'années.

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Luc Van Bellingen

 

 

 

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