Évolution et grandes acquisitions de la vie
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L'« explosion » cambrienne La dislocation du supercontinent précambrien crée de nouveaux espaces. Les mers, chaudes et peu profondes, sont le théâtre d’une grande diversification de la Vie. Différents organismes nagent, rampent, flottent, s’enfouissent ou restent fixés aux fonds marins. L’apparition des premiers prédateurs modifie leurs comportements et leur anatomie. Spécimens : Trilobites Elrathia kingi et Peronopsis interstricta, Millard County, Utah, É-U. Niobella cf. fourneti, Landeyran, Hérault Olenellus chiefensis, Lincoln County, Utah, États-Unis Méduse Hemimalora stellaris, Mosinee, Wisconsin, États-Unis Crustacé Tuzoia sp., Millard County, Utah, États-Unis Échinodermes Gogia spiralis, Richemont, Utah, États-Unis Castericystis sprinklei, Millard County, Utah, États-Unis Éponge Chancelloria penctata, Millard County, Utah, États-Unis Ver fouisseur Circocosmia jinningensis, Chengjiang, Yunnan, Chine Algue verte Margaretia dorus, Millard County, Utah, États-Unis Brachiopode Westonia sp., Middleton, Wisconsin, États-Unis Petit "poisson" deviendra grand… Ces petits « poissons », plus vieux ancêtres connus des vertébrés, n’ont pas encore de mâchoires. Ce sont des chordés, ainsi appelés car leur corps est organisé autour d’une sorte de « tige » centrale, la chorde. Des millions d’années plus tard, cet axe deviendra la colonne vertébrale des vertébrés. Spécimens : Chordés (Haikouella lanceolata, Yannanozoon lividum). Lutrin à droite : Burgess En Colombie britannique (Canada), le gisement des schistes de Burgess est le gisement cambrien le plus riche connu à ce jour. Emprisonnés dans la roche de ce site, des milliers de fossiles ont été mis au jour et donnent une idée de la grande diversité des animaux qui ont vécu à cette époque. Ce sont des formes originales, la plupart ne ressemblent à aucune forme actuelle. Voici plus de 500 millions d’années, une faune à peine imaginable vivait dans les eaux d’une mer peu profonde. La diversité de la vie en ce début du Cambrien est étonnante. Spécimens : Ver polychète (Burgessochaeta setigera) Arthropodes (Burgessia bella, Marella splendens et Odaraia alata). Animation visuelle : « Sphère virtuelle des faunes de Burgess » - Dinomischus - Mollusques (?) : Halkiera, Wiwaxia, - Lobopodes (onychophores ?) : Xenusion, Hallucigenia, Aysheaia - Arthropodes : Marella, Naraoia (Trilobite), Opabinia, Anomalocaris - Chordés (?) : Pikaia Premiers squelettes Au début de cette période, chez de nombreux organismes, certains tissus durcissent grâce à des sels minéraux dissous dans l’eau. Ainsi se forment coquilles et carapaces, à la fois excellentes protections et points d’ancrage pour les muscles. À la mort de l’animal, ces parties dures se conservent mieux. Dès lors, le nombre de fossiles augmente, documentant de plus en plus précisément l'histoire de la Vie. Anneau du temps : il y a 488 millions d’années Soulèvements de l'Altaï, du Bouclier canadien et du sud du Massif armoricain. Apparition des céphalopodes (Mandchourie). Ordovicien : de 488 à 443 millions d'années Ordovicien : La vie s’épanouit Les couches de terrains de cette période ont été décrites et reconnues pour la première fois au Pays de Galles, où vivaient autrefois les Ordovices (peuple celte). Durée : 45 millions d'années. Points forts : - après la "crise" qui marque la fin du Cambrien, la Vie s’épanouit dans les eaux ordoviciennes, avec un développement intense de nouveaux groupes d'animaux, - acquisition des vertèbres (460 MA). En ce temps là… Les espèces se multiplient dans les eaux ordoviciennes. Les plantes terrestres et les vers font leur entrée. Sur les continents, s’élèvent les chaînes de montagne dites « calédoniennes ». Elles sont, aujourd’hui, très érodées : massifs scandinaves, Highlands d’Écosse, Appalaches, Ardennes… À la fin de cette période, une calotte glaciaire s’installe sur l’actuel Sahara (alors au pôle sud), elle cause une extinction* en masse (60% des espèces marines disparaissent). Vitrine à gauche : Quand la Vie s'épanouit… Profitant des places laissées disponibles à la fin du Cambrien par la dislocation du super continent, acritarches et graptolites planctoniques, brachiopodes, bryozoaires, mollusques (nautiloïdes), trilobites, graptolites, ostracodermes, échinodermes (étoiles de mer, crinoïdes et oursins) et conodontes se multiplient et se diversifient. Ainsi, des espèces disparaissent et de nouvelles apparaissent indéfiniment. Schéma de la structure d'un graptolite. Spécimens : Graptolites Phyllograptus sp., Millard County, Utah, États-Unis Didymograptus denticulatus, Millard County, Utah, États-Unis Échinodermes et Trilobites Échinodermes indéterminés, Selenopeltis bucci, Erfoud, Maroc Eldonia berbera, Erfoud, Maroc Bryozoaire Maroc Nautiles Gomphoceras sp., Gabian, Hérault Trocholites hospes, Öland, Suède Arthropode Leperditia fabulites, Belfast, Tennessee, États-Unis Mollusque monoplacophore Carcassonnella courtessolei, Saint-Nazaire-de-Ladarez, Hérault Gastéropode Cyclonema humerosum, Hamilton, Ohio, États-Unis Échinoderme Pleurocystites squamosus, Simcoe County, Ontario, Canada Brachiopodes Rafinesquina ponderosa, Hebertella sp. et Leptaena richmondensis Franklin, Indiana, États-Unis Des cloportes marins Présents depuis le Cambrien et aujourd’hui disparus, les trilobites, au corps segmenté en trois lobes, se développent au fond des mers ordoviciennes. Sans doute pour se défendre des prédateurs, les nautiloïdes, ils se parent d’épines et acquièrent la faculté de s’enrouler comme des cloportes. Certains ont des yeux portés par des pédoncules au-dessus de la tête qui leur permettent de s’enfouir. Schéma de la structure d'un trilobite. Spécimens : Illaenus tauricornis, Saint-Pétersbourg, Russie Asaphus expansus, Saint-Pétersbourg, Russie Hoplolichoides conicotuberculatus, Saint-Pétersbourg, Russie Megistaspidella triangularis, Saint-Pétersbourg, Russie Asaphus platyurus, Saint-Pétersbourg, Russie Pseudoasaphus praecurrens, Saint-Pétersbourg, Russie Asaphus kowalewski, Saint-Pétersbourg, Russie Asaphus cornutus, Saint-Pétersbourg, Russie Cybele bellatula, Saint-Pétersbourg, Russie L’un des plus anciens vertébrés À partir de l’Ordovicien, les vertébrés, descendants des chordés, se diversifient. Sacabambaspis en est l’un des plus anciens représentants. Sa bouche a une ouverture fixe qui filtre l’eau et retient les particules comestibles. Sa tête est recouverte de plaques osseuses et le reste de son corps, de petites écailles. Privé de nageoires, il se déplace grâce aux ondulations de sa queue. Spécimen : Agnathe (Sacabambaspis janvieri). Lutrin à droite : Les premiers récifs tropicaux Dans les mers ordoviciennes, des éponges calcaires, mais aussi les premiers coraux, construisent des massifs jusqu’alors inconnus (jusqu'au Trias, les récifs dominants sont construits par les éponges). Ce sont autant d’habitats nouveaux où algues, vers, mollusques, arthropodes et vertébrés s’installent. Les animaux filtrants ou microphages sont les plus nombreux. Vivant sur le plancher marin, ils se nourrissent des particules en suspension près du fond. L'ensemble de ces organismes forme ainsi un écosystème très organisé : les récifs. Maquette : Plate-forme récifale avec éponges et échinodermes (étoiles de mer, oursins), crustacés, trilobites (10 spécimens), brachiopodes. Anneau du temps : il y a 443 millions d’années Silurien : de 443 à 416 millions d'années Silurien : sortir de l'eau ? Les couches de terrains de cette période ont été décrites et reconnues pour la première fois au Pays de Galles, où vivaient autrefois les Silures (peuple celte). Durée : 27 millions d'années. Points forts : - diversité de la faune dans les océans avec nouvelles espèces de Trilobites, Mollusques, Annélides, Ostracodermes, Placodermes, - premières plantes terrestres avec acquisition de la cuticule, des stomates et des vaisseaux conducteurs de sève (premières plantes vasculaires il y a 425 MA), - acquisitions de la mâchoire (430 MA). En ce temps-là… La calotte glaciaire saharienne disparaît mais une nouvelle calotte sud américano-africaine va se former bientôt, les climats s'uniformisent, les mers sont tempérées. Alors que les chaînes calédoniennes sont déjà érodées, les massifs hercyniens s’élèvent (Bretagne, Massif central…) : ce qui sera la France se structure. Très haut dans le ciel, l’oxygène engendre une couche d’ozone capable de filtrer les dangereux rayons solaires ultraviolets. Cela rend possible le début de l’aventure sur les continents : les plantes en profitent pour conquérir les terres, les vers creusent les premiers sols, tandis que courent les premiers arthropodes. Dans les mers, les organismes se diversifient, certains vont même se risquer dans les cours d'eau. Vitrine à gauche : Toujours de nouvelles espèces Les mollusques dominent le monde marin. Les trilobites et d’autres groupes affectés par la glaciation* ordovicienne déclinent, tandis que les coraux, les brachiopodes et les bryozoaires sont toujours abondants. Les euryptérides, sortes de scorpions de mer géants, se multiplient, en sortant de l’eau pour pondre. Ce sont de grands prédateurs qui profitent du foisonnement de la vie dans les mers chaudes pour se diversifier. De nouveaux groupes apparaissent, tels que les ostracodermes (agnathes) et les premiers « poissons » véritables, munis de mâchoires articulées, les gnathostomes (placodermes). Spécimens : Chélicérate Eurypterus lacustris, Buffalo, New-York, États-Unis Trilobites Calymene blumenbachi, Tchéquie Dalmanites limurulus, New-York, États-Unis Graptolite Monographus spiralis, Tchéquie Gastéropode Platyostoma plebium, Indiana, États-Unis Ver annélide Nereites sedgwickii, Bourg d'Oueil, Haute-Garonne Espace ouvert à droite : Débuts de l’aventure terrestre La terre est colonisée par les végétaux, les zones humides commencent à verdir. Peu à peu, l’apparition du bois permet aux plantes de se maintenir dressées. À l’intérieur des tiges, des vaisseaux véhiculent la sève nourricière, leur permettant ainsi de s’élever, jusqu’à devenir les premiers arbres. Dans le sol, on retrouve des galeries fossiles en forme d'U qui ressemblent à des terriers et des arthropodes fossiles. Araignées, mille-pattes, scorpions, insectes et vers, ont-ils formé les premières communautés écologiques implantées sur la terre ferme ? Ont-ils été les pionniers ? Ce serait alors eux qui auraient fabriqué les premiers « sols », mélange de débris de roches, de végétaux, de restes d’animaux et de bactéries. Spécimens : Plantes vasculaires Cooksonia sp., Buffalo, New York, États-Unis : première plante vasculaire connue, elle mesure 10 cm de haut et est dépourvue de racines et de feuilles. Buthotrephus lesquerevxi, Buffalo, New York, États-Unis Ver Lecathylus gregarius, Blue Island, Illinois, États-Unis Les pionniers La grande aventure de cette période est sans conteste la colonisation des continents par les vertébrés. Issus de poissons à nageoire charnue, respirant l’air de l’atmosphère, les amphibiens posent leurs pattes sur des continents où les premières communautés écologiques sont bien implantées. Les plantes ébauchent déjà le paysage de ces premières forêts. Décor au sol : Illustration de la sortie des eaux. Anneau du temps : 416 millions d’années Dévonien : de 416 à 359 millions d'années Dévonien : Prendre l'air Le comté du Devonshire, en Angleterre, où les terrains de cette époque ont été reconnus et décrits pour la première fois, a donné son nom à la période. Durée : 57 millions d'années. Points forts : - diversification de la faune marine, - la Vie franchit des étapes importantes : acquisitions de l’os et de la lignine (410 MA), de la nageoire charnue et du poumon alvéolé (380 MA), de membres pairs (370 MA), des feuilles (360 MA). En ce temps-là… Certains vertébrés, encore tous marins, ont déjà fait une importante acquisition : la mâchoire articulée. Cette innovation leur permet de se nourrir plus facilement. D’autres acquièrent deux paires de membres qui pour l'instant ne sont encore que des nageoires. Enfin, avec l’apparition des sacs aériens, qui préfigurent les poumons, voilà les vertébrés prêts à respirer à l’air libre ! Certains arthropodes terrestres développent un système de trachées aériennes (trachéates : myriapodes et insectes)… La colonisation des continents par les plantes et les animaux se poursuit : mille-pattes, araignées, insectes d'abord sans ailes puis libellules, mouches ou coléoptères, sarcoptérygiens. Les rivages s’assèchent et les dépôts rocheux "rouillent", attaqués par l’oxygène atmosphérique, formant ce que l’on nomme les "Vieux Grès Rouges" (îles Orcades, Écosse). Deux supercontinents se dessinent : Laurussia ou continent des vieux grès rouges (collision de Laurentia, Baltica et Avalonia : orogenèse calédonienne) et Gondwana qui élève les montagnes Hercyniennes. Vitrine à gauche : Des « poissons » qui ont du mordant ! Sédiments et matière organique troublent les eaux côtières, en particulier dans les lagunes et estuaires des grands fleuves. C’est dans cet environnement que la faune marine se diversifie. De nouveaux groupes émergent comme les poissons à nageoires charnues ou rayonnées. Grâce à leurs mâchoires articulées, les requins deviennent d’impitoyables prédateurs. Schéma de la structure d’un brachiopode. Spécimens : Crinoïde Scyphocrinites elegans, Merzouga, Erfoud, Maroc Hapalocrinus frechi, Bundenbach, Allemagne Requin Cladoselache sp., Cleveland, Ohio, États-Unis Étoile de mer Urasterella asperula, Bundenbach, Allemagne Trilobites Dicranurus monstrosus, Djebel Oufaten, Maroc Ceratarges armatus, Djebel Marrachib, Maroc Coraux Calceola sandalina, Gerolstein, Allemagne Cyathophyllum caespitosum, Hucorgne, Belgique Cyathophyllum ceratites, Gerolstein, Allemagne Brachiopodes Rhynchonella sp., Rhines, Belgique Uncites gryphus, Paffrath, Allemagne Atrypa angulosa, Gerolstein, Allemagne Atrypa reticularis, Gerolstein, Allemagne Cyrtospirifer verneuilli, Feluy, Belgique Atrypa spinosa, Namur, Belgique Hypothyridina cuboides, Visé, Belgique Schizophoria striatula, Rhines, Belgique Brachiopoda indét., Eifel, Allemagne Stringocephalus burtini, Paffrath, Allemagne Spirifer aperturatus, Paffrath, Allemagne Spirifer lonsdalii, Haute-Garonne, France |
