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Accueil > Les numéros > DocSciences 16 : Les enjeux de la biodiversité

Que retenir des grandes crises ?

L’étude des cinq crises d’extinction de masse du passé nous aide à interpréter la crise actuelle de la biodiversité et à prévoir son devenir. Avec cependant une nouveauté : l’homme en est, et pour la première fois, le principal acteur.

En considérant les 600 derniers millions d’années (MA), c’est-à-dire depuis « l’explosion cambrienne de la vie », époque durant laquelle une part importante des grands phyla (Voir en bas de page) du vivant se sont diversifiés dans l’océan, on retrouve les traces géologiques et paléontologiques d’une soixantaine de crises d’extinction. Cinq crises ont joué un rôle déterminant dans l’histoire de la vie, de la biodiversité et sur les répartitions actuelles du vivant, avec certes des « perdants » mais aussi des « gagnants ».

DES CRISES D’EXTINCTION MASSIVES

La première crise a eu lieu à la charnière entre l’Ordovicien et le Silurien, il y a 440 MA : 85 % des espèces, alors uniquement marines (beaucoup de brachiopodes, céphalopodes, échinodermes, trilobites), disparurent. C’est l’événement dit « ashgillien » qui a duré entre 1 et 2 MA.
Une période de glaciation aurait conduit à la formation d’une immense calotte glacière à l’endroit du Sahara actuel causant une régression (Voir en bas de page) marine, avec une baisse du niveau de la mer de plus d’une centaine de mètres, affectant la faune luxuriante du plateau continental. Un réchauffement serait intervenu ensuite
entraînant une « transgression » (Voir en bas de page), la glace fondue donnant des eaux pauvres en oxygène. Une autre hypothèse prend comme origine l’explosion trop proche d’une supernova, à 10 000 années-lumière de la Terre, qui aurait provoqué l’émission de doses énormes d’ultra-violets (UV) et aurait détruit la couche protectrice d’ozone.

La deuxième crise s’est produite il y a 370-365MA, entre le Dévonien et le Carbonifère. Les brachiopodes, les trilobites et les organismes des milieux récifaux, notamment les coraux, furent très touchés, 75 % des espèces marines s’éteignirent, excepté les requins qui furent peu affectés. Là encore, une période de réchauffement et de transgression marine pauvre en oxygène en serait à l’origine.

LA PLUS GRANDE CRISE

La troisième fut la plus grande crise d’extinction qu’ait connue la Terre, il y a quelque 252MA, à la fin du Permien. Elle a fait disparaître 96 % de toutes les espèces, cette fois-ci marines et continentales, la vie terrestre s’étant déjà bien diversifiée au Carbonifère. Cette crise a affecté presque tous les brachiopodes, les trilobites et les coraux tabulés, beaucoup d’amphibiens, les deux tiers des familles d’insectes et un nombre important de grands végétaux comme les arbres. Il faudra environ 10 MA pour revenir à la diversité initiale et certains groupes auront été irrémédiablement perdus.

On l’explique par une intense activité volcanique, d’énormes émissions de gaz à effet de serre, un relargage massif de méthane à partir d’hydrates marins (Voir en bas de page) et de « permafrost dégelé », une diminution dramatique de l’oxygène dans l’air et dans l’eau des océans, un réchauffement atmosphérique d’au moins 6 °C, voire l’impact d’un gigantesque astéroïde. La quatrième crise s’est déroulée sur 15 MA entre le Trias et le Jurassique il y a 215 MA, 75 % des espèces marines disparurent mais aussi des mollusques d’eau douce, des amphibiens et des reptiles. Son origine est mal connue : une succession de régressions et de transgressions marines, l’impact d’une météorite, une activité volcanique…

LA CRISE LA PLUS CÉLÈBRE

La dernière grande extinction, la plus célèbre, remonte à 65,5 MA et marque la fin de l’ère secondaire et le début du Tertiaire : c’est la fin du gigantisme des dinosaures, de beaucoup de mollusques dont définitivement les ammonites, de beaucoup d’espèces marines liées aux chaînes trophiques planctoniques ; 70 % des espèces s’éteignirent. Cet événement brutal (dénommé « K-T », pour « Kreide-Tertiaire ») coïncide avec une couche stratigraphique (ou couche de sédiments) mondiale contenant des taux anormalement élevés d’iridium, élément apporté par des météorites. Une zone d’impact a été localisée au Yucatan actuel, au Mexique à Chuchuclub. L’impact, l’explosion et la pulvérisation de la météorite auraient formé une poussière capable d’obstruer la lumière solaire durant des mois et, aux températures brûlantes qui auraient fait suite à la chute et à l’impact, auraient succédé des températures polaires et la nuit permanente.

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L’homme de Tautavel, 450 000 ans. © EPCC-CERP Tautavel

Étrangement, crocodiliens, tortues et poissons d’eau douce ne s’en sortant pas si mal, beaucoup de dinosaures avaient déjà disparu. Ce sera ensuite, après 50 MA, l’explosion des poissons osseux, des mammifères, des oiseaux, des papillons, des hyménoptères, des plantes à fleurs… le retour à l’océan pour les Cétacés… L’extinction des dinosaures a très certainement favorisé les radiations des mammifères, tandis qu’une partie a évolué vers les oiseaux, qui furent explosives en raison de toutes les niches écologiques laissées « vacantes ». L’idée est qu’en moins de 10MA au cours du Paléocène, tous les ordres et familles d’oiseaux et de mammifères actuels se sont formés. Au début du Pléistocène, entre 1,8 MA et 10 000 ans, se mettent en place des phases de glaciations-réchauffements qui vont à nouveau provoquer des vagues d’émigrations des espèces mais aussi des crises d’extinctions importantes (coraux, mollusques, beaucoup d’espèces planctoniques, vertébrés, arbres…).

La dernière glaciation remonte à 10 000 ans. La périodicité des épisodes glaciaires étant de l’ordre de 100 000 ans, le Pléistocène a été caractérisé par une alternance de glaciaires et d’interglaciaires au nombre d’une bonne vingtaine.
C’est durant ces phases qu’est apparu l’homme moderne, Homo sapiens. Au début,
il ne faisait pas plus de mal à son environnement qu’un mammifère omnivore de taille comparable. Mais dès la domestication du feu par Homo erectus vers 800 000 ans, l’influence sera de plus en plus marquée. Bien rapidement, l’espèce Sapiens, de plus en plus technique, intelligente, organisée et agressive, commencera à avoir un impact inquiétant sur les milieux et à dégrader son environnement, souvent de manière irréversible.

L’effet de l’humain sur les grandes espèces en Europe

Selon Paul Martin de l’université d’Arizona, et ses collaborateurs, l’apparition des humains a entraîné une extinction de nombreux grands mammifères partout dans le monde, sauf en Afrique. C’est l’overkill hypothesis. Dans le Nord de l’Eurasie, l’essor de l’humanité a fait disparaître plus de trente espèces de ces grands mammifères, il y a 10 000 ans, ainsi que la « mégananofaune » (éléphants et hippopotames nains) des îles méditerranéennes. Elles abritaient les descendants de Palaeoloxodon antiquus, un tout petit éléphant qui vivait au Pléistocène il y a de 781 000 à 11 550 ans.

La légende des grands cyclopes du texte d’Homère provient d’un crâne d’éléphant nain de Sicile confondu avec un géant cyclope parce que les narines situées en position frontale ressemblent à une énorme orbite unique !

QUELLES MENACES POUR DEMAIN ?

La sixième crise d’extinction massive a-t-elle déjà démarré ?

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Le dodo, espèce disparue © MNHN - C. Lemzaouda

Bien entendu, il s’est produit au cours des 20 000 ans écoulés, dans l’hémisphère Nord, de profondes modifications climatiques, capables à elles seules d’expliquer certaines extinctions. Par exemple, un travail récent, mené en Alaska, disculpe Homo sapiens de la responsabilité de la disparition du mammouth laineux, celui-ci ayant déjà été bien fragilisé avant son arrivée. En fait, il faut imaginer un rôle conjoint avec les activités anthropiques : chasse, déforestation, brûlis, plus tard introduction d’espèces en cours de domestication ou domestiquées (comme le chien), épidémies induites…Surtout, l’humain est intervenu à des moments de forte fragilisation créée par la situation environnementale globale si changeante.

Et, très récemment, dans les tout derniers siècles, que sont devenus le dodo, le pigeon migrateur, le grand pingouin, les grands oiseaux aptères de Madagascar ou d’îles du Pacifique, l’aurochs, le couagga, le loup de Tasmanie… ? Que sont devenus aussi le crapaud doré du Costa Rica, le colobe rouge de Waldron, un petit singe du Centre-Afrique, le xénique des buissons, oiseau de Nouvelle-Zélande (en 1970), une centaine d’espèces d’amphibiens (depuis 1980) dont le crapaud du Jourdain, le bouquetin ibérique des Pyrénées ou encore le dauphin du Yang Tsé Kiang (en 2007) ? La galerie du Muséum présente certains de ces animaux disparus, naturalisés. Et demain – et pour ne rester que chez les mammifères emblématiques pour lesquels pourtant nous nous mobiliserons plus (alors que penser des autres ?) – quel est l’avenir de l’éléphant d’Afrique, du gorille de montagne, de l’orang-outang, du grand panda, du tigre, de l’once, du guépard, du rhinocéros, de la baleine franche… ? L’« humain moderne » ne fait, en réalité, que prolonger et amplifier un processus d’érosion de la diversité spécifique, engagé il y a fort longtemps par nos lointains ancêtres.

L’effet de l’homme moderne a été beaucoup controversé par le passé, mais il y a actuellement un consensus pour accepter qu’il se combine avec les effets des grands changements climatiques. L’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN) fait état, en 2011, de 865 espèces disparues sur les continents et de 18 dans les océans sur les quatre derniers siècles – il est beaucoup plus difficile de préciser une extinction dans l’océan ! Il est clair que ces chiffres sont fortement biaisés par la faiblesse de nos connaissances sur beaucoup de groupes et la qualité des données engrangées. D’autres travaux estiment les taux de disparition (selon les groupes) entre 50 et 600 fois plus rapides que les taux d’extinction « naturels attendus ».

Si l’on estime le taux naturel moyen de disparition de l’ordre d’une espèce par million
et par an (une espèce sur mille et par millénaire), depuis le Tertiaire, il pourrait atteindre actuellement le chiffre d’au moins 300. À ce rythme, et si nous ne changeons rien, la moitié de toutes les espèces de la Terre auront disparu avant la fin du XXIe siècle.

Différents scénarios ont été avancés pour prévoir à l’horizon 2100 les rythmes d’extinction ou les modifications prévisibles des écosystèmes sur Terre, en eau douce ou en mer en fonction des fluctuations de divers facteurs comme la température, l’usage des terres, la quantité présente d’azote, le CO2 atmosphérique ou dissous dans les océans et l’échange biotique selon les types de « biomes » (ou écosystèmes typiques d’une zone géographique). L’UICN estime que 3 600 espèces de végétaux supérieurs et 3 500 espèces de vertébrés (25 % de mammifères) sont menacées dans le monde aujourd’hui. Les activités anthropiques n’ont jamais été aussi désastreuses et destructrices sur la biodiversité. D’où la question posée alors en mars 2011 dans la revue Nature  : « […] la sixième grande crise d’extinction a-telle déjà démarrée ? », et cette fois-ci causée par l’humain et son cortège d’activités, et en très peu de temps.

La « crise d’extinction massive »

Grâce à la paléontologie, on sait que les espèces animales ou végétales évoluent durant 5 à 10millions d’années, à l’exception de certaines espèces appelées « panchroniques » (cœlacanthe, ginkgo). Les espèces se transforment par le processus évolutif de la « spéciation », puis elles s’éteignent, c’est-à-dire que tous ses représentants disparaissent. Si le taux d’extinction est supérieur au taux de spéciation, il se crée un déséquilibre que l’on appelle une « crise d’extinction ». Il y a
crise massive dès lors qu’au moins 75 % des espèces de la planète s’éteignent dans un temps géologique court. La Terre a connu cinq crises de ce type dans son histoire, depuis 570 MA, dues à de multiples facteurs, génétiques, environnementaux ou extraterrestres. Aujourd’hui, l’humain serait en train de créer les conditions d’une sixième crise.

LES LEÇONS DES CRISES DU PASSÉ

Peut-on comparer les crises du passé et ce qui se passe aujourd’hui ? La paléodiversité n’est pas toujours simple à estimer car les espèces ne se fossilisent
pas toutes de la même façon, avec la même abondance et avec la même qualité. Par
exemple, les invertébrés marins benthiques sont surreprésentés dans les séries fossiles, les chiroptères (chauve-souris) sous-représentés dans les fossiles de mammifères, les organismes antérieurs au Paléozoïque peu fossilisables, etc. Les paléontologues travaillent souvent en genres, les biologistes systématiciens actuels en espèces. Toutes ces questions sont soulevées actuellement par les chercheurs.
Cependant, sur 570MA, la biodiversité a tendance à croître. Les spéciations (Voir en bas de page) (ou processus d’évolution des espèces) sont plus nombreuses que les extinctions puisque le nombre d’espèces augmente au cours du temps.

Il est bien évident que la diversité actuelle ne serait pas ce qu’elle est sans tous les épisodes ayant existé dans le passé, longues périodes durant lesquelles il ne « se passait pas grand chose », périodes de spéciations intenses lors de profonds et soudains changements environnementaux et périodes de crises (les fameux « équilibres ponctués » de Stephen Jay Gould et Nils Eldredge). De nombreux travaux ont démontré l’influence des changements environnementaux soudains sur la dynamique de la biodiversité : volcanisme intense, grandes émissions de gaz, à effet de serre ou non, séismes, tsunamis, augmentation thermique, variations du pH de l’océan, effondrement des tensions en O2 dans l’eau de mer et dans l’air, impacts de météorites, rencontres de continents, morcellements des milieux…

Et tout récemment, l’impact des changements liés aux activités d’une seule espèce sur les deux millions connues, Homo sapiens, se révèle manifeste : destructions et pollutions massives des habitats, surexploitation des stocks, disséminations anarchiques d’espèces, certaines se révélant à terme invasives (Voir en bas de page), sans compter une capacité à influer sur l’évolution du climat. L’humain crée certainement (depuis deux siècles et cela s’accélère) des conditions favorables aux apparitions d’espèces, mais comme il détruit au fur et à mesure, le constat risque d’être bien consternant ! Alors, la biodiversité, en expansion ? Naturellement oui, mais sous les « coups de boutoir » actuels de l’humain, non ! Les 25 conclusions de l’Évaluation des écosystèmes pour le millénaire (2005) sont claires quant aux taux de disparition actuels, ainsi que les recherches publiées pour l’Année internationale de la biodiversité (2010) et depuis.
Il est grand temps de réagir et de mériter notre nom de sapiens  !

POURRA-T-ON RÉSISTER À UNE NOUVELLE CRISE ?

En fait, aucune crise du passé n’est un analogue du changement global actuel. La meilleure information que nous puissions en tirer est qu’elles ont toutes été largement multifactorielles. La véritable question est de regarder de près si la biodiversité actuelle est suffisamment bien structurée pour mieux résister aux changements présents : température en hausse rapide, réductions massives de stocks (forêt et pêche par exemple), acidification globale et sans équivalent en vitesse de tous les océans, apparition de zones hypoxiques (pauvres en oxygène) en mer, pressions humaines (démographique, destructive, polluante). Comment biomes et biotas (Voir en bas de page) présents, l’énorme psychrosphère (zone froide profonde) des océans profonds, la distribution très hétérogène des espèces, les gradients de latitude et les répartitions des phyla vont-ils réagir ? Se posent alors toutes les questions liées aux résistances des écosystèmes et à leur résilience.

Aujourd’hui, après des centaines de millions d’années durant lesquelles les grands facteurs de l’environnement, la température, la salinité de l’océan, la composition de l’air… ont été les moteurs de l’évolution du vivant et de ses capacité adaptatives, c’est bien l’humain et ses bouillonnantes activités qui sont devenus la force essentielle ! En estimant les vitesses d’évolution, en tentant de prédire les trajectoires possibles et en planifiant les mécanismes à l’avance, nous pourrions sans doute fortement réduire l’impact de l’humain sur les espèces et les écosystèmes et sérieusement améliorer les coûts économiques et sociaux de nos activités sur la nature. Il n’y a pas d’agriculture durable autre qu’écologique, il n’y a pas de santé durable autre qu’écologiquement fondée.

Avec l’aimable participation de Frédéric Fluteau (IPGP) et Pascale Joannot (MNHN).

Gilles Boeuf
Président du Muséum national d’Histoire naturelle
Professeur à l’université Pierre-et-Marie-Curie
Professeur invité au Collège de France


Phyla : En science de la classification, pluriel de phylum (ou lignée). Retour au texte

Régression : Une régression est une baisse du niveau de la mer qui aboutit à un
accroissement des terres émergées. Retour au texte

Transgression : Immersion d’une partie des continents par la mer causée par leur
affaissement ou l’élévation du niveau des mers. Elle peut être globale ou locale. Retour au texte

Hydrates marins : Gaz issu de composés organiques présent dans les fonds marins et enfermés dans une sorte de « cage moléculaire » formée par des molécules
d’eau. Ils sont appelés aussi « clathrates ».. Retour au texte

Spéciation : Apparition de nouvelles espèces au cours de l’évolution. Au fil du temps, des différences s’accumulent jusqu’à ce que l’échange de matériel génétique ne soit plus disponible.Retour au texte

Invasive : Se dit d’une espèce qui colonise un écosystème dans lequel elle était absente. Elle peut être introduite naturellement ou par les activités humaines.Retour au texte

Biota : Ensemble des organismes vivants présents dans un espace donné. Retour au texte

En savoir plus

Livres

  • Barnosky A. D. et al., “Has the Earth’s 6th mass extinction already arrived ?”, Nature, 471, 51-57, 2011.
  • Boeuf G., « Quel avenir pour la biodiversité ? », in Changeux J.-P., Reisse J. (ss dir.), Un monde meilleur pour tous, Collège de France - Odile Jacob, p. 46-98, 2008.
  • De Wever P., David B., Néraudeau D., Paléobiosphère, Vuibert, 796 p., 2010.

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