Apparition et extinction des espèces
Quand Charles Darwin visita les îles Galápagos en 1835, il nota que chaque île abritait
des pinsons au bec différent — tous clairement apparentés, mais adaptés à des ressources distinctes.
Ce puzzle le mit sur la voie de la sélection naturelle.
Aujourd’hui on sait que ces 13 espèces de pinsons descendent toutes d’un seul ancêtre
arrivé d’Amérique du Sud il y a ~2 à 3 millions d’années.
C’est la spéciation à l’œuvre — le mécanisme par lequel une espèce devient plusieurs.
À l’autre extrémité de la dynamique des espèces : les extinctions de masse,
qui ont failli effacer plusieurs fois toute vie complexe de la planète.
🎯 Objectifs de la leçon
- Expliquer le mécanisme de la spéciation allopatrique
- Distinguer isolement géographique et isolement reproducteur
- Situer les cinq grandes extinctions de masse et leurs causes
- Comprendre le concept de radiation adaptative post-extinction
📋 Plan
- Comment apparaît une nouvelle espèce : la spéciation
- La spéciation allopatrique : isolement géographique → isolement reproducteur
- Les cinq grandes extinctions de masse
- Extinctions et radiations adaptatives
1. Comment apparaît une nouvelle espèce : la spéciation
🔬 Définir une espèce
Selon le concept biologique d’espèce (Ernst Mayr) :
une espèce est un ensemble de populations capables de se reproduire entre elles
et de produire une descendance fertile,
mais reproductivement isolées des autres espèces.
La spéciation est le processus par lequel une population ancestrale
se divise en deux ou plusieurs populations qui deviennent reproductiveement isolées —
donc deux espèces distinctes.
Elle peut prendre des milliers à des millions d’années.
2. La spéciation allopatrique : isolement géographique → isolement reproducteur
🗺️ Étape 1 : Isolement géographique
La spéciation allopatrique (la plus fréquente) commence quand
une barrière géographique (mer, montagne, désert, glacier) divise une population
en deux sous-populations qui ne peuvent plus s’échanger d’individus.
Sans flux génique entre les deux sous-populations, elles accumulent indépendamment :
- Des mutations différentes (hasard)
- Des pressions de sélection différentes (environnements différents)
- Des dérives génétiques différentes (petites populations)
Au fil du temps, les deux sous-populations divergent génétiquement et phénotypiquement.
🚫 Étape 2 : Isolement reproducteur
Après suffisamment de divergence, même si la barrière géographique disparaît
et que les deux populations se retrouvent, elles ne peuvent plus se reproduire ensemble.
C’est l’isolement reproducteur — il peut être de plusieurs types :
- Prézygotique : empêche la fécondation (comportements de parade différents, saisons de reproduction décalées, génitalia incompatibles, incompatibilité des gamètes)
- Postzygotique : la fécondation a lieu mais l’hybride est non-viable (meurt avant maturité) ou stérile (ex. : mulet = cheval × âne)
Quand l’isolement reproducteur est complet, on a deux espèces distinctes.
🐦 Les pinsons de Darwin aux Galápagos
Exemple classique de radiation adaptative par spéciation allopatrique :
- Un groupe de pinsons granivores d’Amérique du Sud arrive aux Galápagos (~2-3 Ma) — peut-être porté par une tempête.
- Les îles offrent de nombreuses niches vides (graines, insectes, cactus, sang des oiseaux blessés).
- Les populations colonisant différentes îles sont isolées géographiquement et divergent.
- Sélection naturelle sur la forme du bec selon les ressources disponibles sur chaque île.
- Résultat : 13 espèces aux becs très différents — certains croisent rarement en raison de comportements de parade différents (isolement reproducteur partiel).
🌊 Autres exemples de spéciation
- Cichlidés du lac Victoria (Afrique) : plus de 500 espèces apparues en ~15 000 ans après le remplissage du lac — radiation explosive liée à une grande diversité de niches aquatiques et à la sélection sexuelle sur les couleurs.
- Ours polaire / Ours brun : séparation géographique lors des glaciations → adaptation à deux milieux distincts. Ils peuvent encore s’hybrider (ours pizzly), montrant une spéciation en cours.
- Spéciation sympatrique (sans isolement géographique) : plus rare, possible notamment chez les plantes via la polyploïdie (doublement du génome après hybridation). Le blé cultivé (Triticum aestivum, 6n=42) est issu de trois hybridations successives entre espèces sauvages différentes.
3. Les cinq grandes extinctions de masse
L’histoire du vivant est ponctuée de cinq grandes extinctions de masse :
des événements où une fraction majeure des espèces disparaît en un temps géologiquement bref
(généralement quelques millions d’années, voire moins).
| Extinction | Date (Ma) | Espèces disparues | Causes principales | Victimes emblématiques |
|---|---|---|---|---|
| Ordovicien-Silurien | ~440 Ma | ~85 % | Glaciation + chute du niveau marin | Trilobites, brachiopodes marins |
| Dévonien tardif | ~375 Ma | ~75 % | Anoxie marine (manque O₂), refroidissement | Poissons cuirassés (Placodermes) |
| Permien-Trias (P-T) | ~252 Ma | ~95 % (la plus grande) | Volcans Traps sibériens (CO₂ + SO₂ + acidification + anoxie) | Trilobites (extinction définitive), 90 % des espèces marines |
| Trias-Jurassique (T-J) | ~200 Ma | ~80 % | Activité volcanique CAMP (Atlantique central) | Nombreux reptiles marins et terrestres |
| Crétacé-Paléogène (K-Pg) | ~66 Ma | ~75 % | Météorite Chicxulub + Traps du Deccan | Dinosaures non-aviens, ammonites, mosasaures |
4. Extinctions et radiations adaptatives
🌅 Après l’extinction : une opportunité évolutive
Chaque grande extinction a libéré des niches écologiques vides,
permettant aux groupes survivants de se diversifier rapidement —
c’est une radiation adaptative.
Exemple paradigmatique : l’extinction K-Pg (66 Ma) a éliminé les dinosaures non-aviens,
laissant vides de nombreuses niches (grands herbivores, grands prédateurs terrestres,
animaux arboricoles diurnes). Les Mammifères, cantonnés jusqu’alors à de petits insectivores
nocturnes pendant 160 millions d’années de cohabitation avec les dinosaures,
ont connu une radiation explosive : en ~10-15 millions d’années, toutes les lignées
de mammifères modernes (baleines, chauves-souris, proboscidiens, primates, rongeurs…)
sont apparues.
⚠️ La sixième extinction de masse ?
De nombreux biologistes alertent sur une sixième extinction en cours,
causée cette fois par les activités humaines :
- Le taux d’extinction actuel est estimé à 100 à 1 000 fois le taux « de fond » (extinction naturelle en dehors des crises)
- ~1 million d’espèces seraient menacées d’extinction dans les prochaines décennies (rapport IPBES 2019)
- Causes : destruction des habitats (déforestation, urbanisation), surexploitation, pollution, espèces invasives, changement climatique
Différence majeure avec les extinctions passées : la vitesse.
Les cinq grandes extinctions se sont produites sur des millions d’années.
L’extinction actuelle se déroule en quelques siècles — trop vite pour que la spéciation
compense les pertes.
🧠 À retenir absolument
- Spéciation allopatrique : isolement géographique → divergence génétique → isolement reproducteur → nouvelle espèce.
- Isolement reproducteur : prézygotique (empêche la fécondation) ou postzygotique (hybride non viable ou stérile).
- 5 grandes extinctions : Ordovicien, Dévonien, Permien-Trias (la pire : 95 %), Trias-Jurassique, K-Pg (dinosaures non-aviens).
- Après chaque extinction, radiation adaptative des groupes survivants dans les niches libérées.
- Une 6e extinction semble en cours, causée par les activités humaines à une vitesse inédite.
❓ Questions fréquentes
Combien de temps faut-il pour qu’une espèce s’en scinde en deux ?
Ça dépend énormément de l’espèce et des circonstances. La spéciation peut se produire en quelques milliers de générations (rapide pour les organismes à générations courtes) ou en quelques millions d’années. Les cichlidés du lac Victoria ont produit >500 espèces en ~15 000 ans — une des speciations les plus rapides connues. À l’opposé, certains « fossiles vivants » comme le cœlacanthe (Latimeria) ont très peu changé depuis 400 millions d’années. Les facteurs qui accélèrent la spéciation : petite taille des populations fondatrices (effet fondateur fort), milieux très différents (sélection naturelle divergente intense), et sélection sexuelle (les préférences de partenaires changent vite). En règle générale, on parle de quelques milliers à quelques millions d’années pour les vertébrés.
Y a-t-il eu des extinctions de masse avant les cinq grandes ?
Oui, probablement. La Grande Oxydation (~2,4-2,1 Ga) est considérée par certains comme la plus grande extinction de masse de l’histoire, ayant éliminé la quasi-totalité des organismes anaérobies — mais sans registre fossile clair pour la quantifier. Il y a aussi eu plusieurs extinctions significatives entre les cinq grandes (par exemple, l’extinction de la faune d’Édiacara juste avant l’explosion cambrienne). La liste des « cinq grandes » est une convention basée sur les extinctions clairement documentées dans le registre fossile des animaux à squelette dur. À noter aussi : au Précambrien, les glaciations « Snowball Earth » (~720 et ~640 Ma) auraient été des crises biologiques majeures dont l’ampleur est difficile à évaluer.
Les invasions d’espèces non-indigènes peuvent-elles provoquer des extinctions ?
Oui, et c’est l’une des principales causes d’extinction actuelle, notamment sur les îles. Le rat noir (Rattus rattus), introduit involontairement par les bateaux sur des milliers d’îles, a exterminé des dizaines d’espèces d’oiseaux insulaires qui n’avaient jamais évolué en présence de prédateurs au sol. La tortue terrestre géante d’Aldabra a survécu grâce à l’éradication des rats introduits. Aux îles Hawaï, plus de 70 espèces d’oiseaux endémiques ont disparu après l’arrivée des Polynésiens et des Européens (chasse + prédateurs introduits + moustiques porteurs de malaria). La guêpe commune (Vespula vulgaris), introduite en Nouvelle-Zélande, consomme jusqu’à 90 % de la miellat des forêts de hêtres, effondrant toute la chaîne alimentaire qui en dépend.
Pourquoi l’extinction Permien-Trias est-elle la plus grave de l’histoire ?
L’extinction Permien-Trias (~252 Ma) a éliminé environ 95 % des espèces marines et 70 % des espèces terrestres — aucune autre extinction ne se rapproche de cette ampleur. La cause principale retenue est l’activité volcanique massive des Traps sibériens : des épanchements de lave géants couvrant ~5 millions de km² sur plusieurs centaines de milliers d’années ont libéré d’énormes quantités de CO₂ (réchauffement), SO₂ (pluies acides), de méthane (réchauffement supplémentaire) et potentiellement du mercure (toxique). L’acidification et le réchauffement des océans ont créé des zones anoxiques (sans O₂) massive. Les forêts terrestres ont disparu en grande partie, perturbant les cycles biogéochimiques pour des millions d’années. Le vivant a mis ~5 à 10 millions d’années à se diversifier de nouveau.
La 6e extinction est-elle vraiment comparable aux cinq grandes ?
Scientifiquement, la crise actuelle de la biodiversité est réelle, mais son ampleur est encore inférieure aux cinq grandes extinctions en termes de pourcentage d’espèces perdues — nous n’en sommes qu’au début si la tendance continue. Ce qui est sans précédent : la vitesse. Les cinq grandes extinctions ont pris des milliers à des millions d’années. L’extinction actuelle se produit en quelques siècles. La bonne nouvelle : contrairement aux météorites ou aux éruptions volcaniques, la 6e extinction a une cause identifiable et potentiellement contrôlable (activités humaines). Des politiques de conservation, la réduction des émissions, la lutte contre les espèces invasives et la restauration des habitats peuvent ralentir ou infléchir la tendance — comme le montrent les succès comme celui du bison d’Europe.