Évolution et grandes acquisitions de la vie








titreÉvolution et grandes acquisitions de la vie
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Se protéger
Dans les eaux du Dévonien, le corps des « poissons » cuirassés est protégé par des plaques minéralisées. Tous possèdent un squelette cartilagineux et des nageoires, qu’ils soient couverts de plaques - placodermes - ou protégés par une coque - ostracodermes. Ils disparaîtront à la fin de la période.
Spécimen : Gnathostome (reconstitution), Agnathe (Drepanaspis gemuendensis).
On se prépare à marcher sur la Terre
Au Dévonien supérieur, chez certains « poissons », les nageoires deviennent plus charnues : les os s’allongent et les muscles gagnent en puissance. Parallèlement, d’autres développent un poumon qui leur permet de respirer hors de l’eau. Ces deux acquisitions seront exploitées par les tétrapodes qui partiront à la conquête de la terre ferme. Récemment, l’île d’Ellesmere (Nunavut, Canada) a livré un tétrapode aquatique vieux de 400 MA, Tiktaalik.
Spécimen : Dipneuste (Scaumenacia curta), Cœlacanthe (Eusthenopteron foordi).
Espace ouvert à droite :
L'arbre qui cachait la forêt
Les premiers « arbres », tel Archaeopteris, une fougère arborescente fossile, font leur apparition. Grâce à la lignine (410 MA), leurs feuilles et leurs racines mais surtout à une croissance en épaisseur, ils atteignent près de vingt mètres de haut et constituent les prémices des forêts du Carbonifère. Les troncs morts, emportés par les crues, se déposent dans les deltas, constituant de véritables forêts sous-marines.
Spécimens :

Algue verte (Parka decipiens)

Fougère arborescente (Archaeopteris sp.).
Une gueule d’enfer
Dunkleosteus est le premier « poisson » à mâchoires dont la taille dépasse cinq mètres, un véritable géant, redoutable prédateur aux déplacements rapides et précis. Sa tête est recouverte d'un épais bouclier osseux articulé ; le reste du corps, effilé, porte des nageoires. Sa bouche est pourvue de grandes plaques dentaires très tranchantes, armes nouvelles et terriblement efficaces.
Spécimen : Gnathostome Placoderme, Dunkleosteus sp., 385,3-359,2 millions d'années, reconstitution.
De la nage à la marche
Découvert au Groenland dans des terrains datés de la fin du Dévonien, il y a 370 millions d'années, Ichthyostega est le représentant emblématique des premiers amphibiens. Il se déplace en prenant appui sur ses membres à sept doigts. C’est un amphibien primitif à l'allure pataude, encore proche des poissons. Ce n’est pas un marcheur mais un nageur ; un peu comme l’éléphant de mer d’aujourd’hui.
Anneau du temps : il y a 359 millions d’années
Orogenèse péripacifique (Japon, Chine du Sud, Australie, Nevada). Massif schisteux rhénan.

Carbonifère : de 359 à 299 millions d'années
Carbonifère : Coloniser la terre

Du latin fero, « je porte » et carbo, « charbon », en référence aux importants gisements formés à cette période.

Durée : 60 millions d'années.

Points forts : - développement des forêts,

- acquisition de l’œuf amniotique (320 MA) et de la graine (300 MA).
En ce temps-là…

La vie repart de nouveau mais à présent sous un climat chaud et humide. Les plantes primitives se développent et laissent, dans les roches, leurs vestiges carbonés : les forêts houillères. C’est, avec elles, l’époque des premières graines… Chez les animaux, l'œuf amniotique et une peau plus épaisse recouverte d'écailles apparaissent, permettant aux vertébrés de se libérer du milieu aquatique.

Les chaînes hercyniennes (ou varisques) continuent à s'élever (Massifs armoricain et central, Vosges, Bohême) et la Téthys occidentale est émergée. À la fin de cette période, une importante glaciation* abaisse le niveau des mers. L’extrême sud de l'Afrique et Madagascar se situent alors au pôle Sud.
Vitrine à gauche :
La vie dans l'eau
Dans les mers, les trilobites déclinent alors que les requins et "poissons" osseux dominent. S'ils s'aventurent en pleine mer, c'est surtout aux abords des vastes récifs coralliens, peuplés de bryozoaires, de brachiopodes, de mollusques (goniatites), et surtout de crinoïdes, qu'ils trouvent leur nourriture. L'intérieur des terres et le littoral sont envahis de zones marécageuses, riches terrains de chasse pour les amphibiens et les "poissons".
Schéma d’un cnidaire (corail) en coupe.
Spécimens :

Oursin Archaeocidaris brownwoodensis, Texas, États-Unis

Amphibien Sclerocephalus sp., Allemagne

Cœlacanthe Hadronector donbairdi, Montana, États-Unis

Trilobite Cummingella belisama, Tournai, Belgique

Goniatite Goniatites diadema, Chokier, Belgique

Crinoïdes Platycrinites brevinodus et Macrocrinus mundulus

Crawfordsville, Indiana, États-Unis

Brachiopodes Rhynchonella pleurodon (2), Visé, Belgique

Spirifer striatulus (2), Belgique

Choristites mosquensis, Miatchkowa, Russie

Terebratula sacculus, Allemagne

Spirifer rotundatus, Allemagne

Pugnax pugnus, Witten, Allemagne

Lamellibranche Posidonia becheri, Nassau, Allemagne

Coraux Syringopora ramulosa, Mielmont, Belgique

Michelinia favosa (2), Tournai, Belgique

Zaphrentis delanouei (3), Tournai, Belgique
Espace ouvert à droite :
L'œuf amniotique
L’œuf amniotique est une formidable invention de la Vie, il y a près de 320 MA. Dans sa coquille protectrice, l’embryon, nourri par le sac vitellin, est entouré par l'amnios ; l'allantoïde recueille les déchets organiques. Grâce à cette nouvelle adaptation, reptiles et plus tard, oiseaux et mammifères pourront se multiplier loin de l'eau, au cœur des terres…
Schéma d’un œuf de reptile, en coupe.
Promenons-nous dans les bois : expansion des forêts houillères et règne des insectes
Au Carbonifère, on assiste à un extraordinaire développement des forêts, favorisé par un climat chaud et humide. Celles-ci recouvrent des zones marécageuses et lacustres dans les plaines côtières et dans de larges vallées à l’intérieur des continents (en particulier les reliefs de la chaîne hercynienne). L’affaissement périodique des sols provoque l'engloutissement de la végétation, son asphyxie et son enfouissement. Une fois ensevelis, les végétaux se décomposent lentement à l’abri de l’air, formant les couches successives de charbon. Dans ces forêts luxuriantes, les plantes, principalement des ptéridophytes (fougères, lépidodendrons, sigillaires, équisétales, calamites), atteignent des statures d’arbres et, pour certaines, jusqu'à 30 mètres de haut (Lycopode arborescent Sigillaria sp.).
Les premiers insectes exploitent rapidement les différentes ressources et niches écologiques, et atteignent des dimensions spectaculaires. Au sol, les détritivores se nourrissent des restes en décomposition ; certains mesurent plus de deux mètres de long. Dans les airs, Meganeura, une proto-libellule géante, qui atteignait une envergure de 70 centimètres, rôde et capture ses proies en plein vol.

Les amphibiens se diversifient et colonisent la surface des continents. Cependant, ils doivent toujours retourner dans l’eau pour se reproduire. Une servitude dont s’affranchissent les reptiles qui apparaissent pendant cette période (Westlothiana lizziae, 340 MA, puis Hylonomus et Paleothyris, 20 cm, 320/310 MA).
Au milieu de cette période, le climat change : il devient plus contrasté. Des glaciers se mettent en place, l’air devient moins humide et le sol plus sec. Faisant face aux nouvelles conditions, certains végétaux vont élaborer un organe spécifique : la graine. Protégée par une cuticule, elle peut passer la mauvaise saison. Les réserves stockées permettent la croissance de la jeune plante. C'est aussi un très bon moyen pour se disséminer dans la nature. Ainsi les fougères à graines (les ptéridospermales), comme Glossopteris, apparaissent mais elles n'atteindront leur apogée qu'au Permien pour s’éteindre au Trias. Les premiers pinophytes (Cordaites, Cycas) font aussi leur apparition, portant leurs graines dans un fruit ouvert…
Spécimens de flore et faune des houilles :

Lutrins :

Proto-libellule Meganeura monyi, Commentry, Allier, France, Moulage en résine patinée

Frondes de fougères (2) France

Fronde de fougère Montceau-les-Mines, Saône-et-Loire, France

Lycopode arborescent Sigillaria sp., France

Racines de lycopodes Lepidodendron sp., Graissessac, Hérault, France

Espace ouvert :

Fructification de lycopode Lepidostrobus dabadianus, France

Blatte Etoblattina sp., Commentry, Allier, France

Fougère à graine Glossopteris sp., Bajo de Véliz, Argentine

Fronde de fougère France

Prêle arborescente Annularia sphenophylloides, Decazeville, Aveyron, France

Blatte Etoblattina sp., Commentry, Allier, France

Prêle arborescente Annularia stellata, Hérault, France, Collection J.B. Noulet

Blatte Etoblattina sp., Commentry, Allier, France

Fronde de fougère Alethopteris sp., Carmaux, Tarn, France

Graines Estevelles, Pas-de-Calais, France
Anneau du temps : il y a 299 millions d’années
Nouvelle glaciation* (la quatrième grande glaciation*) dans le Gondwana, régression marine.

Permien : de 299 à 251 millions d'années
Permien : Une terre pour tous

C'est dans la ville de Perm, en Russie, que cette période a été définie pour la première fois.

Durée : 48 millions d'années

Points forts : - le recul des mers constitue une formidable pression du milieu,

- les espèces terrestres se développent,

- apparition des conifères,

En ce temps-là…

Un nouvel environnement stimule encore une fois la créativité du monde vivant : le climat devient sec. Entouré d'un océan unique, un super continent rassemble les terres émergées du nord (Laurussia) et du sud (Gondwana) et forme une île géante, la Pangée, ce qui entraîne le recul des mers peu profondes et une augmentation des terres en connexion.

Les fougères à graines (ptéridospermales : Glossopteris) se répandent. Dans les forêts, les conifères apparaissent. Les reptiles s’approprient les espaces disponibles, gagnant du terrain grâce à leur capacité à pondre loin de l'eau.

À la fin de la période, d’immenses déserts se forment, avec une émersion des terres et des zones d'évaporation considérables. La crise permo-triasique est une crise biologique majeure : 90 % des espèces marines et près de 70% des espèces terrestres disparaissent.
Vitrine à gauche :
Quand la mer se retire
Les organismes vivant dans les mers du Permien connaissent une période difficile. Les différents continents se rassemblent en une seule grande masse, la Pangée. Cela modifie les zones côtières peu profondes, si favorables à l’épanouissement de la Vie. Une crise biologique majeure marque la fin de la période et réduit considérablement la diversité des êtres vivants.
Spécimens :

« Poisson » osseux Pygopterus humboldti, Thüringen, Allemagne

Crinoïdes Jimbacrinus bostocki, Gascoyne Junction, Australie
Espace ouvert à droite :
Premiers conifères
Au début du Permien, il fait froid. Peu à peu, les glaces polaires reculent, la température devient plus douce ; les grands marécages s’assèchent et les fougères géantes qui leur étaient associées déclinent. C’est alors que les conifères (porteurs de cônes) apparaissent : ce sont les premiers végétaux à arborer leur organe reproducteur au bout de leurs branches ! Aujourd’hui, leurs descendants se nomment sapins, ifs, épicéas, araucarias…
Spécimens :

Conifères Walchia piniformis, Lodève, Hérault (dépôt UPS)

Lodevia nicklesii, Lodève, Hérault

Walchia hypnoides, Allemagne

Fronde de fougère Callipteris sp., Rotliegendes, Allemagne
Les reptiles gagnent du terrain
Un climat plus sec favorise l'expansion des reptiles. Qu'ils soient herbivores ou carnivores, ils sont bâtis sur un modèle commun. Ils se diversifient rapidement, pour former la majorité des grandes lignées de tétrapodes. Parmi eux, deux groupes se distinguent : les thérapsides ou reptiles mammaliens, ancêtres des mammifères, et les thécodontes, précurseurs des dinosaures, ptérosaures, crocodiles et oiseaux.

Au début de la période, les tétrapodes sont représentés par les amphibiens, Diplocaulus et surtout Eryops, et les premiers reptiles mammaliens, les pélycosaures (Dimetrodon, Edaphosaurus, Ophiacodon, Haptodus, Cotylorhynchus). Vers la fin du Permien, les thérapsides se diversifient (dinocéphaliens, dicynodontes, gorgonopsiens et thérocéphales), et les premiers reptiles marins, les mésosaures, apparaissent en Afrique du Sud et au Brésil.
Spécimens :

Piste d'amphibien Batrachichnus salamandroides, Saint-Affrique, Aveyron

Reptile Captorhinus aguti, Mielmont, Texas, États-Unis

Mésosaure Stereosternum tumidum, Itapetininga, Brésil
Eryops

Cet amphibien à la tête allongée et au squelette bien charpenté, était un redoutable chasseur. Immergé, son crâne plat ne laissait apparaître que ses narines et ses yeux. Sa bouche, garnie de nombreuses dents pointues, saisissait aussi bien poissons qu'amphibiens passant à proximité. Contrairement aux amphibiens actuels qui possèdent une peau lisse et nue, son corps était recouvert d'écailles.
Spécimen : Amphibien, Eryops megacephalus, moulage en résine patinée.

Anneau du temps : il y a 251 millions d’années
Les trapps (volcans) de Sibérie provoquent une augmentation de la température et une baisse de la concentration en oxygène. D’immenses déserts se forment, avec une émersion et des zones d'évaporation considérables : la crise permo-triasique est une crise biologique majeure : 90 % des espèces, 60 % des familles, disparaissent.
Borne visuelle : « Le Paléozoïque : la mise en place des caractères ».

Récapitule l'histoire commune de la vie et de la terre au Paléozoïque, de 550 MA à 250 MA. Sur l’écran défilent une reconstitution animée de la dérive des continents, une courbe animée de paléotempératures et l'évolution des milieux et paysages. En même temps, un curseur suit cette évolution rapide sur une échelle de temps illustrée par les pictogrammes (ceux de la frise au-dessus des vitrines).
TEMPS PROFOND (kiosque 1)

Point fort : - notion de temps géologique*,

- aborder l’infini du temps et la notion de mémoire à travers les fossiles.

L’aventure de la vie appartient au « temps profond* » de la Terre que l’esprit humain a du mal à s’approprier.

Citation de Stephen Jay Gould (1979) : « La notion de temps profond est si étrange que nous ne pouvons la saisir qu’à travers une métaphore ».
Gouffre insondable…
Fugace, insaisissable, c'est en lui pourtant que se déroule l'histoire de la Vie. Temps qui bat au rythme de la Terre. Temps à notre échelle que scandent les saisons. Temps que mémorisent les arbres, les pierres, les fossiles… Comment apprendre à te lire ?
Décor : pendule, miroir de Hubble* au sol et effets sonores pour évoquer le temps profond*.
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