Chapitre 4 — La biodiversité change au cours du temps · Topic 1 :
L’évolution de la biodiversité au fil du temps · Leçon 1.2
Il y a 66 millions d’années, un astéroïde d’environ 10 km de diamètre percute
la Terre au large de l’actuel Yucatán, au Mexique. Quelques mois plus tard, plus de
75 % des espèces vivantes ont disparu, dont tous les dinosaures non-aviens. Cet
événement, spectaculaire, n’est pourtant pas unique dans l’histoire de la vie : la Terre a
connu cinq grandes crises biologiques qui ont chaque fois profondément remodelé
la biodiversité. Comment les paléontologues identifient-ils ces crises ? Quelles en sont les
causes ? Et surtout, comment la vie se réinvente-t-elle ensuite ?
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Définir une crise biologique et distinguer extinction de fond et extinction massive.
- Citer et situer les cinq crises majeures dans l’échelle des temps
géologiques. - Identifier les principales causes des crises (volcanisme, impact, climat).
- Expliquer le phénomène de radiation adaptative post-crise.
- Détailler l’argument scientifique de l’hypothèse Alvarez (1980) sur la crise K-Pg.
🧭 Plan de la leçon
- Qu’est-ce qu’une crise biologique ?
- Les cinq grandes crises de la biodiversité.
- Causes des crises : volcanisme, impact, climat.
- Diversification post-crise : la radiation adaptative.
- Argument scientifique : la crise Crétacé-Paléogène (Alvarez 1980, Chicxulub).
1. Qu’est-ce qu’une crise biologique ?
Une crise biologique (ou extinction massive) est un
événement au cours duquel une part importante des espèces vivantes disparaît en un
temps géologiquement court (quelques milliers à quelques millions d’années).
Le seuil couramment retenu par les paléontologues est la disparition d’au moins 50 %
des espèces marines à l’échelle mondiale.
Il faut distinguer deux régimes :
- L’extinction de fond : disparition continue et lente d’espèces au fil du
temps (~1 espèce par million d’années par groupe). C’est le rythme « normal » de l’évolution. - L’extinction massive : accélération brutale et massive du taux d’extinction,
touchant simultanément de nombreux groupes taxonomiques.
Les crises biologiques marquent souvent des limites entre ères géologiques
(par exemple entre le Paléozoïque et le Mésozoïque, ou entre le Mésozoïque et le Cénozoïque).
Elles constituent des ruptures dans l’histoire de la biodiversité.
2. Les cinq grandes crises de la biodiversité
Depuis 540 Ma, les paléontologues (MNHN, CNRS, communauté internationale) reconnaissent
cinq crises biologiques majeures, souvent appelées les Big Five.
| Crise | Date | % espèces disparues | Groupes touchés |
|---|---|---|---|
| Ordovicien | −445 Ma | ~85 % | Trilobites, brachiopodes, coraux |
| Dévonien | −370 Ma | ~75 % | Poissons cuirassés, coraux, brachiopodes |
| Permien-Trias | −252 Ma | ~95 % (la plus grave) | Trilobites (disparition totale), insectes, reptiles |
| Trias-Jurassique | −200 Ma | ~80 % | Reptiles marins, ammonites, amphibiens |
| Crétacé-Paléogène (K-Pg) | −66 Ma | ~75 % | Dinosaures non-aviens, ammonites, ptérosaures |
La crise Permien-Trias est la plus dramatique jamais enregistrée : la vie a
failli disparaître entièrement des océans (~95 % des espèces marines perdues). La crise
K-Pg est la plus célèbre car elle a mis fin au règne des dinosaures.
3. Causes des crises biologiques
Les crises ne sont presque jamais dues à une cause unique : elles résultent le plus souvent
d’une combinaison de facteurs. Trois grands types de causes reviennent.
- Volcanisme massif : des éruptions gigantesques (appelées trapps)
libèrent d’énormes quantités de CO₂, SO₂ et cendres. Résultat : acidification des océans,
effet de serre, refroidissement puis réchauffement. Les trapps de Sibérie
sont impliqués dans la crise Permien-Trias ; les trapps du Deccan (Inde)
dans la crise K-Pg. - Impact météoritique : la chute d’un astéroïde ou d’une comète peut
déclencher tsunamis, incendies mondiaux, obscurcissement de l’atmosphère et effondrement des
chaînes alimentaires. C’est le principal responsable de la crise K-Pg. - Changements climatiques majeurs : refroidissement (glaciations) ou
réchauffement rapides, variations du niveau des mers, modification de la circulation
océanique. La crise de l’Ordovicien est associée à une glaciation majeure.
Ne réduis jamais une crise à une seule cause ! Même pour la crise K-Pg, où l’impact de
Chicxulub est central, le volcanisme des trapps du Deccan a fragilisé la biodiversité pendant
plusieurs centaines de milliers d’années avant l’impact. Les crises sont des
événements complexes résultant d’un enchaînement de perturbations à
l’échelle de la planète.
4. Diversification post-crise : la radiation adaptative
Après chaque crise, les niches écologiques laissées vacantes par les espèces disparues sont
progressivement recolonisées par les survivants. Ces derniers, libérés de leurs
concurrents et de leurs prédateurs, se diversifient rapidement en de nombreuses nouvelles
espèces adaptées à des modes de vie variés : c’est la radiation adaptative.
- Après la crise Permien-Trias, les reptiles se diversifient et donnent
naissance aux dinosaures, qui domineront tout le Mésozoïque. - Après la crise K-Pg, les mammifères (jusqu’alors
discrets et souvent nocturnes) explosent en biodiversité : chauves-souris, rongeurs, primates,
cétacés, ongulés… apparaissent au Cénozoïque. - Les oiseaux (seuls dinosaures survivants) se diversifient aussi
fortement à partir de −66 Ma, occupant les niches laissées vides par les ptérosaures.
Les crises jouent donc un rôle paradoxal : elles détruisent une part immense de la
biodiversité mais, à long terme, favorisent l’apparition de nouvelles formes de
vie. Sans la crise K-Pg, les mammifères n’auraient probablement jamais dominé la
Terre, et notre lignée n’aurait pas vu le jour.
La récupération de la biodiversité après une crise majeure prend en moyenne
5 à 10 millions d’années ! Pendant cette période dite de
« recovery », la biosphère est appauvrie et instable. Les paléontologues du MNHN et du CNRS
étudient ces phases de reconquête pour comprendre les mécanismes de la spéciation et de
l’innovation évolutive. Ces données servent aujourd’hui de référence pour évaluer les impacts
de l’actuelle érosion de la biodiversité.
5. Argument scientifique : la crise Crétacé-Paléogène (K-Pg, −66 Ma)
La crise K-Pg est l’une des mieux documentées de toute l’histoire de la Terre. Elle constitue
aussi un cas d’école pour comprendre comment une hypothèse scientifique est proposée,
puis validée par la découverte d’indices convergents.
Question de départ : Pourquoi les dinosaures non-aviens, les ammonites
et de nombreux autres groupes disparaissent-ils simultanément il y a 66 millions d’années,
à la limite précise entre le Crétacé et le Paléogène ?
Protocole : En 1980, le physicien Luis Alvarez, le
géologue Walter Alvarez (son fils) et leurs collègues analysent une fine
couche d’argile noire visible dans plusieurs falaises du monde (Gubbio en Italie, Stevns Klint
au Danemark, Caravaca en Espagne) datée précisément de la limite K-Pg. Ils y mesurent la
concentration en iridium, un métal très rare dans la croûte terrestre mais
abondant dans les météorites. Ils comparent cette concentration à celle des couches
situées au-dessus et au-dessous. Parallèlement, les géologues cherchent un éventuel
cratère d’impact à travers le monde. Entre 1990 et 1991, une équipe
internationale (dont l’IPGP, Institut de Physique du Globe de Paris) confirme
l’existence d’un cratère enfoui de 180 km de diamètre sous la péninsule du
Yucatán (Mexique) : le cratère de Chicxulub.
Résultats observés : La couche d’argile de la limite K-Pg contient
des concentrations d’iridium 30 à 130 fois supérieures à la normale, et cela
partout dans le monde. On y trouve aussi des microsphérules vitreuses
(gouttelettes de roche fondue projetées dans l’atmosphère lors de l’impact), du
quartz choqué (déformé par un choc violent) et de fines couches de
suies (traces d’incendies planétaires). Le cratère de Chicxulub est daté
précisément de −66,04 Ma, ce qui coïncide exactement avec la disparition
des dinosaures non-aviens et des ammonites dans le registre fossile.
Conclusion : Un astéroïde d’environ 10 km de diamètre
a percuté la Terre au Yucatán il y a 66 Ma. L’impact a libéré une énergie équivalente à
plusieurs milliards de fois la bombe d’Hiroshima, provoquant tsunamis, incendies mondiaux,
obscurcissement durable de l’atmosphère par les poussières, effondrement de la photosynthèse
et donc des chaînes alimentaires. Combinée aux effets du volcanisme des trapps du Deccan
(Inde) qui affaiblissaient déjà la biodiversité, cette catastrophe a entraîné la disparition
des dinosaures non-aviens et de nombreux autres groupes. Les mammifères, de
petite taille et discrets, ont survécu puis se sont massivement diversifiés au Cénozoïque —
ouvrant la voie, in fine, à notre propre lignée.
Version courte, réutilisable en devoir surveillé (moins de 100 mots) :
« Une crise biologique est une extinction massive et rapide (au moins 50 % des
espèces marines). La Terre en a connu cinq majeures : Ordovicien (−445 Ma), Dévonien
(−370 Ma), Permien-Trias (−252 Ma, la plus grave), Trias-Jurassique (−200 Ma) et
Crétacé-Paléogène (−66 Ma). L’hypothèse Alvarez (1980) explique cette dernière par un impact
météoritique : une couche riche en iridium et le cratère de Chicxulub (Yucatán, 180 km,
découvert en 1990-1991) le confirment. Après la crise, les mammifères se sont
diversifiés — c’est la radiation adaptative. »
🧠 À retenir absolument
- Une crise biologique = disparition d’au moins 50 % des espèces marines
en un temps géologiquement court. - Cinq crises majeures : Ordovicien (−445), Dévonien (−370), Permien-Trias
(−252, la pire), Trias-Jurassique (−200), K-Pg (−66). - Causes : volcanisme, impact météoritique, changements climatiques —
souvent combinés. - Après une crise : radiation adaptative (ex. mammifères après K-Pg).
- Hypothèse Alvarez 1980 : iridium + cratère de Chicxulub (Yucatán,
1990-1991) = impact d’un astéroïde de ~10 km à l’origine de la disparition des dinosaures
non-aviens.
❓ Questions fréquentes
Tous les dinosaures ont-ils vraiment disparu il y a 66 Ma ?
Non ! Une lignée a survécu : les dinosaures aviens, autrement dit
les oiseaux. Les moineaux, mésanges et corneilles de ton jardin sont donc,
littéralement, des dinosaures modernes. Seuls les dinosaures non-aviens
(tyrannosaures, tricératops, diplodocus…) ont disparu lors de la crise K-Pg.
Pourquoi les mammifères ont-ils survécu à la crise K-Pg ?
Les mammifères du Crétacé étaient de petite taille (souvent moins de
1 kg), nocturnes, capables de se cacher dans des terriers et d’exploiter des sources
alimentaires très variées (insectes, graines, charognes). Ces caractéristiques les ont
protégés du refroidissement, de l’obscurité et de l’effondrement des chaînes alimentaires.
Où peut-on voir le cratère de Chicxulub aujourd’hui ?
Il est enfoui sous plusieurs centaines de mètres de sédiments et sous
les eaux du golfe du Mexique, donc invisible depuis la surface. Il a été détecté par des
mesures gravimétriques et magnétiques par des géophysiciens (compagnies pétrolières puis
IPGP et NASA). Un anneau de cénotes (puits karstiques) à la surface du Yucatán trahit
cependant sa présence : ils s’alignent sur le bord du cratère enfoui.
La sixième crise a-t-elle déjà commencé ?
De nombreux scientifiques (CNRS, MNHN, IPBES) considèrent que oui : le taux actuel
d’extinction est 100 à 1 000 fois supérieur au taux d’extinction de fond,
principalement à cause des activités humaines (destruction d’habitats, pollution, changement
climatique, surexploitation). Cette question sera approfondie dans la leçon 2.3.
Peut-on prévoir une nouvelle crise d’origine naturelle ?
Les impacts d’astéroïdes majeurs restent très rares (un tous les 100 Ma
environ pour les impacts destructeurs). La NASA et l’ESA surveillent en permanence les
astéroïdes géocroiseurs (programme Planetary Defense). Le volcanisme géant (trapps)
est encore plus rare. La menace la plus immédiate reste, aujourd’hui, d’origine
anthropique.
🚀 Pour aller plus loin
Tu veux comprendre les mécanismes de l’évolution qui suivent une crise, ou explorer la
crise actuelle liée à l’humain ?
- Leçon 1.1 — Fossiles et biodiversité passée
- Leçon 2.2 — Les pinsons des Galápagos : un exemple de spéciation
- Leçon 2.3 — La sixième crise biologique et l’influence humaine
Sources scientifiques : Alvarez L. W. et al.
(1980), Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction, Science ;
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), programme cratère de Chicxulub ; MNHN,
Salles de paléontologie ; CNRS, dossier Extinctions massives ; Sepkoski J.
J., A compendium of fossil marine animal genera ; Rapport IPBES 2019 sur la
biodiversité.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.