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Les grandes étapes de l'évolution de la Terre et de la vie

L'apparition et le développement de la vie (III)

Les premiers métazoaires (2.1 Ma)

Comme on le voit ci-dessous, en 2008 l'équipe d'Abderrazak El Albani de l'Université de Poitiers découvrit dans le bassin sédimentaire de Franceville au Gabon des traces fossilisées des premiers métazoaires : ils sont apparus il y a 2.1 milliards d'années. Cette découverte importante mérite qu'on s'y attarde.

Pour démontrer qu'il s'agit bien de formes de vie fossilisées, les chercheurs ont mesuré le rapport isotopique du soufre et mesuré la distribution relative de la matière organique transformée en pyrite (disulfure de fer) au cours de la fossilisation. Les chercheurs ont ainsi pu différencier la matière fossile du sédiment gabonais constitué d'argiles.

Le plus ancien métazoaire (2.1 milliards d'années) découvert au Gabon en 2008 par les chercheurs de l'Université de Poitiers. A gauche, l'holotype fossilé. Au centre, sa modélisation tridimensionnelle. A droite, le gisement sédimentaire de Franceville au Gabon où furent découverts plus de 400 fossiles.

Plus de 400 spécimens ont été étudiés. Ces organismes mesurent entre 1 et 17 cm auxquels s'ajoutent des microfossiles carbonés mesurant entre 50 et 80 microns. Ces organismes vivaient en colonies : localement plus de 40 spécimens au demi-mètre carré ont été recueillis. Ils constituent à ce jour les eucaryotes pluricellulaires les plus anciens jamais décrits.

Le gisement repose sur un socle granitique Archéen remontant entre 2.7 et 3.1 milliards d'années. Les couches sédimentaires sont horizontales et n'ont pas été altérées par l'activité tectonique (déformation et compaction avec élévation de la température et de la pression), ce qui a préservé les échantillons, les maintenant dans un état de conservation exceptionnel.

En étudiant les structures sédimentaires du gisement, les scientifiques ont pu déterminer que ces organismes pluricellulaires vivaient dans un environnement marin d'eau peu profonde (20 à 30 m), souvent calmes mais périodiquement soumises à l'influence conjuguée des marées, des vagues et des tempêtes.

Pour se développer, on suppose que ces organismes ont bénéficié d'une augmentation significative mais temporaire de la concentration en oxygène dans l'atmosphère. Celle-ci s'est produite entre 2.45 et 2 milliards d'années. Puis, il y a 1.9 milliard d'années, le taux d'oxygène dans l'atmosphère a brusquement chuté.

A lire : Le Gabon à l'aube de la vie, Pour la Science, 2010

La diversité des fossiles découverts au Gabon au cours des campagnes de fouilles réalisées entre 2005 et 2010 par l'équipe d'Abderrazak El Albani de l'Université de Poitiers. Le spécimen orange (en-dessous à gauche) mesure 17 cm de longueur. Ces organismes vivaient il y a environ 2.1 milliards d'années. Sur les agrandissement, l'unité vaut 1 cm. En-dessous à droite, les photographies et leur représentation en volume réalisée avec un micro-CT. Documents A.El Albani et al./PLoS ONE (2010).

Jusqu'à présent, on supposait que les formes de vie existant avant 600 millions d'années étaient majoritairement peuplées d'organismes unicellulaires (microbes). Or cette nouvelle découverte prouve que des formes de vie complexes et beaucoup plus grandes existaient déjà 1.5 milliard d'années plus tôt, bien avant celles découvertes en Australie.

Précisons que les couches sédimentaires de Franceville contiennent également des fossiles beaucoup plus anciens, notamment des stromatolithes de probablement 3.5 milliards d'années ainsi que des microsphères qui seraient les traces fossilisées d'algues unicellulaires à chlorophylle dont les plus anciens spécimens datent de 3.3 milliards d'années. De manière générale, les sédiments francevilliens présentent une teneur élevée en carbone organique (jusqu'à 20 % dans certaines couches) qui témoigne de la prolifération de la vie en ces lieux il y a 2 milliards d'années.

C'est au cours de cette époque lointaine que la vie se diversifia : aux cellules procaryotes (sans noyau) se sont ajoutés les eucaryotes (cellules à noyau), les organismes uni et pluricellulaires dont l'organisation et le métabolisme sont plus complexes. De plus grande taille, ces organismes contiennent un génome de nature ADN, porteur d'information héréditaire.

Ensuite, pendant des centaines de millions d'années la vie n'a pas beaucoup évoluée, le taux d'oxygène devenant parfois très faible.

Tout débuta réellement il y a 1.2 milliard d'années, au Protérozoïque moyen, où on observe le développement d'un grand nombre de créatures marines complexes alors que la concentration en oxygène dans l'atmosphère était cent fois plus faible qu'au Cambrien (première ère du Paléozoïque, il y a 542-488 millions d'années).

La glaciation Varanger ou la Terre "boule de neige" il y a 715 millions d'années

Il y a 800 millions d'années, à la fin du Protérozoïque, trois phénomènes majeurs ont contribué au refroidissement sévère de la Terre. Tout d'abord, le supercontinent Rodinia qui s'étendait le long de l'équateur sur 60° de latitude commença à se fracturer et se fragmenter sous l'effet de l'activité des points chauds. Le supercontinent s'ouvrit en formant des bras de mer qui provoquèrent une augmentation de la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère et par conséquent de la quantité de pluie. Le carbone piégé dans l'eau de pluie sous forme de gaz carbonique fut séquestré dans les sédiments au fond des océans sous forme de carbonates, c'est-à-dire de sels (ions carbonatés CO32-). Ces carbonates sont connus pour influencer à long terme le climat et notamment l'effet de serre via le cycle de carbone.

La Terre "boule de neige" il y a 715 millions d'années et qui dura 120 millions d'années. Document Walter Myers.

En même temps, suite à la fracture du supercontinent Rodinia, de gigantesques flots de laves ont envahi la surface des terres. Sous l'effet des pluies, ces surfaces basaltiques nouvellement exposées à l'air et riches en silicates (sels combinant de la silice SiO2 et des oxydes métalliques) ont rapidement absorbé le carbone (le basalte absorbe 8 fois plus de carbone que les granits) présent dans l'air.

Enfin, à cette époque, le jeune Soleil émettait 6 % de chaleur en moins qu'aujourd'hui.

Ces trois facteurs se sont combinés pour provoquer voici 715 millions d'années une baisse soudaine et brutale de la température de l'air et de la couche supérieure des océans. La Terre se couvrit de glace des pôles jusqu'à la latitude de 25° sur plus de 100 mètres d'épaisseur. C'est l'époque de la Terre "boule de neige" comme l'a surnommée improprement le géologue Paul F. Hoffman de l'Université d'Harvard.

Ce "coup de froid" appelé la glaciation Varanger s'acheva il y a environ 595 millions d'années. Pendant cette période glaciaire qui dura 120 millions d'années, la température moyenne au sol était de -20°C avec localement des extrêmes de -50°C. Certains gaz se sont alors retrouvés piégés dans la roche ou dans la glace. Néanmoins, dans les océans, à quelques mètres sous la surface l'eau resta liquide, permettant aux organismes complexes de survivre, certains profitant de la chaleur libérée par les sources hydrothermales créées par l'activité volcanique sous-marine.

Entre 660 et 635 millions d'années d'ici, au Néo-Protérozoïque II (que certains appellent le pré-Cambrien), une bonne partie de la Terre était recouverte par le supercontinent Gondwana fracturé d'immenses bras de mers, prémices des futurs continents.

L'activité volcanique se calma et le gaz carbonique contenu dans l'atmosphère ainsi que d'autres gaz à effet de serre provoquèrent son réchauffement, entraînant la fonte des glaces, ce qui augmenta le niveau des océans de plusieurs dizaines de mètres. Ce phénomène favorisa la libération du peroxyde d'oxygène piégé dans la glace, augmentant la proportion d'oxygène dans l'air.

A consulter : Friends of Gondwana Rainforest

A gauche, aspect des océans entre 2.5 milliards et 542 millions d'ici, au Protérozoïque. On y trouvait des animaux à corps moux comme les Edicariens et d'autres créatures qui ne sont toujours pas identifiées. Au centre, les créatures du Cambrien, entre 542 et 488 million d'années. L'anomalocaris était l'un des superprédateurs de cette époque. C'est l'augmentation du taux d'oxygène qui contribua à la prolifération des espèces ainsi que la compétition entre elles. A droite, paysage aquatique typique des eaux peu profondes du Mississippi entre 359 et 318 millions d'années. Les crinoïdes (échinodermes de la famille des étoiles de mer et des oursins) dominaient ce milieu dans lequel on trouvait quelques poissons osseux dont le Tiktaalik. Un peu plus en profondeur évoluaient des colonies de bryozoaires pourvus de tentacules ciliées rétractiles, tandis que les brachiopodes (mollusques) monopolisaient les fonds vaseux. Des requins croisaient au-dessus de cette faune. Documents Smithsonian Institution.

Formation de la couche d'ozone il y a 600 millions d'années

Il y a 1 milliard d'années, les premières cyanobactéries (algues bleu-vert) ont commencé à utiliser l'énergie transmise par la lumière du Soleil pour décomposer l'eau (H2O) et le dioxyde de carbone (CO2) et les recombiner en composés organiques et en dioxygène ou oxygène moléculaire (O2); c'est le début de la photosynthèse. L'oxygène libéré par les organismes photosynthétiques combiné au carbone organique à reformer des molécules de CO2. L'oxygène restant s'est accumulé dans l'atmosphère, se transformant en véritable poison et provoquant une catastrophe écologique massive dans toutes les populations d'organismes anaérobies (ceux assurant leur métabolisme sans apport d'oxygène) déjà existantes. 

La formation de la couche d'ozone. La densité de l’air diminue avec l’altitude tandis que la production de peroxyde d'oxygène et la quantité d’UV extrême solaire augmentent avec l’altitude. Résultat, sous l'effet des UV solaires, la combinaison de l'oxygène avec le dioxygène présente une densité maximale qui se situe vers 25 km d'altitude; c'est la couche d'ozone. Document T.Lombry

À mesure que la concentration d'oxygène augmenta dans l'atmosphère, la concentration de gaz carbonique diminua. Dans la haute atmosphère, certaines molécules d'oxygène ont absorbé l'énergie ultraviolette émise par le Soleil, provoquant leur division en deux atomes d'oxygène (O). Ces atomes se sont combinés avec le dioxygène restant (O2) pour former des molécules d'ozone (O3). Les réactions chimiques sont les suivantes :

O2 + UV → 2O

O2 + O   → O3

La forte production de peroxyde d'oxygène (H2O2) combinée avec l'effet de la baisse de la densité de l'air avec l'altitude et l'augmentation de la quantité d'UVE avec l'altitude favorisa la constitution de la couche d'ozone vers 25 km d'altitude.

Cette couche d'ozone offre la particularité d'absorber très efficacement les rayons UV (UVB à 315 nm et UVC à 100 nm), ce qui est un bienfait pour tous les êtres vivants car ces rayonnements sont noctifs pour la santé car ils peuvent pénétrer en profondeur dans les tissus vivants et les endommager ou modifier l'activité des cellules (risque de cancer, etc., cf l'article de l'OMS sur les effets des UV sur la santé). La couche d'ozone entourant la Terre agit comme un bouclier filtrant les UV sous 200 à 300 nm environ, protégeant la planète et les organismes contre le risque d'ionisation.

La couche d'ozone aurait déjà existé il y a 600 millions d'années. À cette époque, le niveau d'oxygène était d'environ 10 % de sa concentration actuelle. Avant cette période, la vie était limitée à l'océan. Dorénavant, grâce à la présence de la couche d'ozone, les organismes vont pouvoir se développer et vivre sur la terre ferme.

Ensuite, la couche d'ozone s'épaissit durant 130 millions d'années, se stabilisant vers 25 km d'altitude avec une épaisseur d'environ 10 km mais qui n'est pas régulière, notamment au-dessus des pôles (cf. cette vidéo du "trou  d'ozone").

Notons qu'un processus similaire mais de nature différente explique la formation de l'ionosphère entre 50-500 km d'altitude. On y reviendra

Le Paléozoïque: du Cambrien au Permien (542 à 252 Ma)

Nous entrons à présent dans l'ère du Paléozoïque il y a 542 millions d'années et qui va durer environ 300 millions d'années. Pendant cette ère, les océans étaient suffisamment oxygénés pour voir la prolifération d'animaux marins. Ils ont vécu au fond des océans, aidé par une abondante flore aquatique.

Les premières formes de vie complexes apparues dans les océans. A gauche, l'explosion de la vie au Cambrien (540 millions d'années). A droite, la faune de l'Ordovicien (500 millions d'années). Documents Smithsonian Institute Museum/MNH.

Nous entrons dans la période de l'explosion du Cambrien (542-488 millions d'années) durant laquelle apparurent des créatures emblématiques comme les trilobites - les ancêtres des insectes, des homards et des scorpions notamment - l'anomalocaris et le fameux Pikaia gracilens, l'ancêtre de tous les vertébrés.

Les premiers animaux ont conquis la terre ferme il y a 460 millions d'années durant l'Ordovicien. La terre était alors pratiquement sans vie, à peine recouverte de mousses et de champignons. A cette époque, la température au sol était d'environ 30°C et le taux d'oxygène similaire aux valeurs actuelles. Seule différence, la couche d'ozone étant encore en train de s'épaissir, les rayons ultraviolets solaires nocifs UVB et UVC n'étaient pas encore totalement filtrés. Mieux valait donc vivre sous l'eau.

La Terre verdit entre 440 et 410 millions d'années, au Silurien, se couvrant d'un épais tapis de mousses primitives. Les licopodes notamment également appelés mousse terrestre ou pied de loup, sont les descendants de ces premières plantes vertes. Il faudra ensuite patienter entre 100 et 200 millions d'années selon les espèces pour qu'apparaissent les fougères, les prêles et les Selaginellales.

Les gorges de Geikie près de Darwin. Il s'agit d'une barrière de corail fossilisée. Document Aussie Specialist.

C'est au Dévonien inférieur, il y a 410 millions d'années, qu'apparut le premier poisson muni d'un poumon et donc capable de respirer à l'air libre : le dipneuse. Parfaitement adapté, il a survécu depuis cette époque. C'est le seul poisson qui s'enterre dans la terre ferme et capable de survivre dans une forme de stase pendant 10 ans !

C'est également à cette époque que le déplacement des plaques tectoniques vida totalement la mer au nord-ouest de l'Australie. Les gorges de Geikie par exemple que l'on voit à gauche situées dans le Territoire du Nord, au sud de Darwin, se caractérisent par des vallées étroites aux parois verticales s'étendant sur plusieurs centaines de kilomètres. Certaines sont en partie inondées, d'autres sont à sec; il s'agit en fait d'une ancienne barrière de corail fossilisée remontant à 400 millions d'années.

La couche d'ozone est à présent assez dense pour filtrer le rayonnement ultraviolet extrême et permettre le développement de la vie sur la terre ferme et n'est dorénavant plus confinée à la mer.

Grâce à l'abondance de l'oxygène et des pluies, vers 375 millions d'années apparurent les premières mousses terrestres. C'est à cette époque qu'apparut le premier amphibien, le Tiktaalik roseae, présenté ci-dessous à gauche, un poisson osseux dont les fossiles furent découverts dans la carrière de Bird Quarry, au Canada Arctique en 2004. Mesurant 3 mètres, c'est le premier poisson disposant d'un cou articulé et capable de marcher sur ses nageoires. C'est l'ancêtre des trétapodes : muni de quatre membres et d'une colonne vertébrale, c'est le premier animal marin qui colonisa la terre ferme. L'ère des reptiles et des mammifères débuta.

Fait remarquable, l'atmosphère contenait plus d'oxygène qu'aujourd'hui, ce qui accéléra le développement de la vie et boosta le métabolisme des créatures terrestres. C'est à cette époque qu'apparurent des végétaux et des créatures géantes. C'est vers 365 millions d'années par exemple, à la limite entre le Dévonien et le Carbonifère qu'apparaissent les fougères arborescentes dont on retrouve les fossiles en Amérique du Sud, en Afrique du Sud, en Inde et en Antarctique, c'est-à-dire sur l'ancien continent Gondwana. Ces plantes pouvaient atteindre 10 à 15 mètres de hauteur. Certaines espèces ont survécu. Le genre Dicksonia par exemple comporte une trentaine d’espèces distribuées dans les montagnes de Malaisie, en Australie, en Nouvelle-Calédonie et en Nouvelle-Zélande. Citons également les genres Cibotium et Cyathea comme celles présentées ci-dessous à droite.

A gauche, reconstruction du Tiktaalik, l'ancêtre des tétrapodes qui vécut il y a quelque 375 millions d'années. A droite, une fougère arborescente d'Océanie. Document Lui Weber.

Le monde était également peuplé d'insectes géants comme les libellules qui avaient la taille d'un épervier (70 cm d'envergure pour le Meganeura monyi), des mille-pattes aussi grands que des serpents ou d'autres comme l'Arthropleura mesurant plus de 2.5 m et aussi large qu'un homme ! Toutefois, à côté d'eux vivaient également de petits insectes de quelques millimètres dont beaucoup se sont fait piéger dans la résine des conifères qui se fossila pour former l'ambre, y compris les ancêtres des abeilles, la super-famille des Apoidae apparue il y a 350 millions d'années.

Au Carbonifère, il y a environ 300 millions d'années, dans un monde qui était déjà couvert de forêts et dans lequel évoluaient quantité d'insectes, apparuent les premières plantes à graines ou spermaphytes; à la différence des spores, les gamètes femelles doivent être fécondées par les grains de pollen.

Rappelons que le charbon que l'on extrait aujourd'hui en grande quantité s'est formé à cette époque, à partir de la décomposition de ces végétaux géants.

A l'inverse de la plupart des animaux contraints de vivre dans l'eau, certaines créatures terrestres avaient la faculté de pondre des oeufs, une avancée décisive dans l'évolution. Désormais l'animal peut transporter ses oeufs sur la terre ferme tout en étant protégés dans leur coquille contenant le liquide amniotique nourricier.

A gauche, gros-plan sur le crâne fossilisé d'un dinogordon, un prédateur carnivore mesurant 70 cm au garrot (la taille d'un petit loup) qui vécut en Afrique du Sud et en Tanzanie voici 259 à 254 millions d'années. A droite, fossile de Montsechia vidalii, le premier angiosperme ou première plante à fleurs apparue voici 125 à 130 millions d'années. Documents anonyme et David Dilcher/Indiana University.

A ce jour, la plante à fleurs (clade des Angiospermes) fossilisée la plus ancienne remonte entre 125 et 130 millions d'années, il s'agit d'une Montsechia vidalii présentée ci-dessus à droite dont la découverte par l'équipe de Bernard Gomez fut annoncée en 2015. Il s'agit d'une plante à fleurs aquatique qui vivait dans les lacs d'eau douce dans ce qui est devenu l'actuelle Espagne.

Au cours du Permien, le Gondwana se recouvrit d'une épaisse couche de neige; nous entrons dans une nouvelle période glaciaire qui dura 80 millions d'années intercoupée d'une période interglaciaire de 15 millions d'années. La glace conquis les latitudes polaires et tempérées. Ailleurs, l'Australie par exemple connut des périodes glaciaires saisonnières à l'image du climat actuel du nord de l'Alaska.

Entre 299 et 252 millions d'années, une intense activité volcanique combinée à un changement climatique majeur transformèrent radicalement la Terre. Les archives géologiques montrent qu'un peu partout sur la planète mais principalement dans la Sibérie actuelle, les éruptions volcaniques libérèrent dans l'atmosphère une quantité colossale de gaz toxiques et parfois létaux dont du gaz carbonique. Les sols se sont asséchés ce qui entraîna une forte mortalité de la faune et de la flore terrestre. Dans les océans, la température de l'eau augmenta, provoquant la mort de la plupart des espèces marines et la prolifération des algues roses qui furent si nombreuses que la couleur de la mer devint rose. Sous l'effet des éruptions et de l'augmentation de la température, le méthane qui était emprisonné dans le sol ou sous les sédiments marins s'est échappé dans l'atmosphère. Selon une étude publiée en 2012 par Yadong Su et son équipe, le méthane étant un puissant gaz à effet de serre, ce phénomène provoqua une accélération du réchauffement global, portant la température au sol qui était de 34°C avant les éruptions entre 50 et 60 °C dans l'air et à près de 40°C dans les eaux de surface équatoriales.

Fragments les mieux conservés d'un oisillon emprisonné dans de l'ambre datant de 100 millions d'années découvert au Myanmar. Cette espèce appartenant aux "oiseaux opposés" s'est éteinte il y a 66 millions d'années. Document Linda Xin et al.

Durant ces éruptions volcaniques, des flots de laves de dizaines de mètres d'épaisseur envahirent la plupart des régions de l'Eurasie, recouvrant une étendue équivalente à la superficie des Etats-Unis. En 2011, Stephen E. Grasby et son équipe ont montré que ces cataclysmes avaient été provoqués par un supervolcan de Sibérie qui serait entré en éruption à la fin du Permien et à l'origine des dépôts de cendres qu'on retrouve de l'Eurasie à l'Amérique du Nord. Vu l'ampleur des émissions de gaz sulfureux (et chloré et fluoré), il serait également à l'origine de l'acidification des mers suite aux abondantes pluies acides déversées sur les terres et dans les océans. Suite à ces catastrophes globales qui ont duré 500000 ans, la faune comme la flore succombèrent en masse, conduisant à l'extinction du Permien il y a environ 252 millions d'années. 75 % des espèces terrestres et entre 90-95 % des espèces marines, faune et flore confondues, ont disparu. Ce fut la première des 5 grandes extinctions massives que connaîtra la Terre depuis l'apparition de la vie.

Le Mézozoïque : Trias, Jurassique et Crétacé (252 à 65.5 Ma)

Suite à l'extinction du Permien, au début du Trias la Terre passa à deux doigts de la mort; tout était à refaire ou presque. Finalement, les éruptions volcaniques s'arrêtèrent et avec elles les émanations toxiques et les pluies acides, permettant à la végétation de réapparaître progressivement ainsi que la faune. De cette catastrophe, la Terre vit émerger de nouvelles espèces dont les dinosaures qui descendirent des reptiles ayant survécu au Permien.

Les premiers dinosaures sont apparus il y a environ 230 millions d'années au Trias supérieur (Carnien). A partir de la forme de certains os (l'os ischion du bassin, l'os prédentaire de la mâchoire, l'os lacrymal, du pouce, des os du cou, etc.), ils ont été divisés en deux clades, les dinosaures ornithischia ou dinosaures herbivores, bipèdes ou quadrupèdes et les dinosaures saurischia, bipèdes avec ou sans à plumes dont les oiseaux sont les seuls descendants. On y reviendra.

La fin du Crétacé, juste avant l'impact de la météorite de 10 km de diamètre qui déclencha une extinction massive il y a 66 millions d'années. Document Smithsonian Institution.

Il y a 200 millions d'années, au début du Jurassique, un continent unique s'étendit d'un pôle à l'autre, la Pangée, entourée d'un immense océan.

C'est au Crétacé, il y a 145 millions d'années qu'apparaissent les angiospermes, c'est-à-dire toutes les espèces végétales porteuses de fruits (par opposition aux gymnospermes ou plantes à graine nue) et les gnétophytes.

Il y a 110 millions d'années, suite à une intense activité du manteau terrestre, la Pangée se fragmenta et les premiers continents partirent à la dérive sur le grand océan au gré des déplacements des plaques tectoniques.

Des plaques se percutèrent localement en formant les chaînes de montagnes comme l'Himalaya (dont l'âge remonte entre 50 et 40 millions d'années selon les endroits) ou les Alpes (dont l'âge remonte entre 90 et 5 millions d'années selon les endroits), isolant ci et là des poches d'eau dans d'immenses mers intérieures dont certaines s'asséchèrent ensuite pour former les déserts actuels comme dans le centre de l'Australie.

Puis, il y a environ 66 millions d'années, à la limite C/T (Crétacé/Tertiaire), la Terre subit une nouvelle extinction massive, dont celle des dinosaures suite à l'impact d'une météorite d'environ 10 km de diamètre à Chicxulub, dans la péninsule du Yucatan au Mexique.

Cette catastrophe écologique majeure provoqua la disparition de près de la moitié des espèces dont 75 % des espèces marines. Suite à cet impact, comme au Permien des milliards de tonnes de poussières et de fumées mélangées à des gaz sulfurés ont envahi l'atmosphère, bloquant le rayonnement solaire, faisant chuter la température au point de créer un hiver d'impact, ce qui interrompit brutalement la photosynthèse et altéra pendant des dizaines d'années sinon davantage le climat de la Terre. On reviendra en détails sur cet évènement hors du commun à propos de l'extinction des dinosaures.

Le Cénozoïque : du Paléocène à l'Holocène (65.5 Ma à aujourd'hui)

Lorsque l'atmosphère s'éclaircit, la catastrophe globale du Crétacé/Tertiaire offrit aux mammifères et aux oiseaux l'opportunité de se développer et d'occuper les niches écologiques abandonnées par les grands sauriens. Nous entrons dans l'ère du Cénozoïque et des reptiles géants.

Tailles comparées de quelques animaux préhistoriques et contemporains. Document Sameer Prehistorica.

A l'époque des dinosaures, la Terre connut des créatures gigantesques comme le Diplodocus hallorum (anc. Seismosaurus halli) de 54 m de long découvert en 1991, l'Apatosaure (Brontosaure) de 26 m de long et 8 m de haut pesant jusqu'à 35 tonnes et le Titanoboa de 13 m de longueur.

Dans les océans de la fin du Cénozoïque (28-1.5 Ma) chassaient des prédateurs géants comme le Mégalodon mesurant jusqu'à 20 m de long et pesant jusqu'à 50 tonnes. La pression de sa mâchoire était de 20 t/cm2, dix fois supérieure à celle du grand requin blanc portant redoutable.

Dans les milieux humides, le plus grand et le plus féroce des superprédateurs fut sans conteste le Spinosaure (Spinosaurus) ou "lézard épineux" découvert en Egypte en 1912 puis au Maroc et en Asie (Laos). Ce dinosaure théropode vécut au Crétacé il y a 108 à 95 millions d'années mais de nouvelles études indiquent qu'il aurait été présent en Amérique du Nord dès le Jurassique supérieur (150-135 millions d'années). Ce colosse mesurait jusqu'à 18 m de long - 3 m de plus que T.rex- et 6 m de haut pour un poids de 9 tonnes et était pourvu d'une grande voilure dorsale. Sa mâchoire mesurait 1 m de long et était dotée de dents lisses et coniques (et non pas acérées et dentelées comme la plupart des autres prédateurs) s’imbriquant les unes dans les autres. Il rigolerait en voyant la gueule d'un Tyrannosaurus Rex ! Des études publiées en 2010 dans la revue "Geology" montrent que sa mâchoire est celle d'un animal semi-aquatique se nourrissant de poissons, à l'image des crocodiles.

Dans les eaux du Spitzberg actuel, il y a 147 millions d'année vivait le Pliosaure (Pliosaurus funkei) surnommé "Predator X" mesurant 15 m de long et pesant 45 tonnes. Dans ce monde de géants vivaient également des hybrides marins ou aériens tel le scorpion de mer de 2.7 m de long.

Devant cette prolifération d'espèces, l'évolution choisit rapidement les caractères dominants, les erreurs d'inadaptation s'éliminant d'elles-mêmes mais parfois au terme de plusieurs millions d'années seulement; dame Nature n'est pas pressée.

On dit souvent que les oiseaux sont les descendants des dinosaures. C'est tout à fait exact ! Etant donné le peu d'intérêt qu'ils représentent au yeux des scénaristes de films qui leur préfèrent les dinosaures[1], cela vaut la peine de faire un arrêt sur image, d'autant que de nouvelles espèces furent découvertes depuis 2010.

Cinq espèces d'oiseaux préhistoriques (classe des Aves, groupe des théropodes). Ci-dessus à gauche, l'emblématique Archaeopteryx (~150 Ma, 30 cm, 0.8-1 kg). A droite, le Lallawavis scagliai (3.5 Ma, 1.2 m, 18 kg) découvert en 2010 en Argentine. Ci-dessous quelques superprédateurs de leur époque. De gauche à droite, le Deinonychus (115-108 Ma, 73 kg, 1 m au garrot), le Corythoraptor jacobsi (100-66 Ma, 3 m, 230 kg) reconnaissable à sa crête similaire à celle du casoar dont la découverte en Chine fut annoncée en 2017 et le Titanis walleri (5-2 Ma, 2.5 m, 150 kg). Documents Mauricio Anton & Thierry Lombry, Julio Lacerda, Emilie Willoughby, CAS/Zhao Chuang et DK.

 Les ancêtres de nos poulets et autres volatiles à plumes remontent indirectement au Tyrannosaurus rex (~65 Ma) bien que les deux classes taxinomiques soient différentes. En effet, le T.rex appartient à la classe des sauropodes (Sauropsidae) qu'on peut assimiler à celle des reptiles alors que les oiseaux appartiennent à la classe des Aves, c'est-à-dire des animaux ailés. Etant bipèdes, les Avès appartiennent aussi au groupe des théropodes. Les deux classes ont un ancêtre commun appartenant à la super-classe des Tétrapodes (les premiers animaux vertébrés aquatiques à respiration pulmonaire) apparut au Dévonien moyen il y a moins de 380 millions d'années. Comme nous l'avons expliqué, le clade des dinosaures saurischia comprend l'espèce T.rex mais celle-ci ainsi que toutes les espèces du super-ordre des dinosaures se sont éteintes il y a environ 65 millions d'années avec l'impact météoritique à la limite K/T à l'exception de la classe des Aves qui survécut, donnant naissance aux ancêtres des oiseaux actuels.

Les oiseaux modernes remontent à une branche primitive d'oiseaux géants - plus grands et plus massifs que l'autruche - ayant vécu il y a moins de 30 millions d'années le plus souvent sur le continent américain (nord ou sud ou les deux) comme le Physornis (28-23 Ma), le Brontornis (~27 Ma), le Kelenken (15 Ma), le Titanis (5-2 Ma) et autre Lallawavis (3.5 Ma) présentés ci-joint. Leurs ancêtres, les théropodes sont apparus il y a environ 175 millions d'années, au Jurassique moyen (Dogger) soit environ 60 millions d'années après les premiers dinosaures. Parmi ces premiers oiseaux, il y avait le fameux Archaeopteryx découvert en Allemagne en 1861 et qui vécut il y a ~150 millions d'années. Les paléontologues ont découvert 8 sous-espèces mais leur taille ne dépasse pas celle du pigeon (moins de 30 cm de longueur). En revanche, tous les autres oiseaux préhistoriques sont de véritables géants et des superprédateurs très dangereux.

Quatre autres espèces d'oiseaux géants préhistoriques (classe des Aves, groupe des théropodes). De gauche à droite, le Physornis (28-23 Ma, au moins 2 m, plus de 100 kg), le Brontornis (~27 Ma, 2.80 m, 350-400 kg), le Kelenken (15 Ma, 3 m, 220-250 kg) et le Phorusrhacos (27-0.4 Ma, 2.5 m, 130 kg). Documents anonymes.

Les oiseaux préhistoriques dont certaines espèces étaient incapables de voler présentaient des dents dont la poule par exemple a hérité ainsi que d'autres caractéristiques morphologiques comme le fait qu'ils sont tous bipèdes, ont des pattes à quatre doigts dont un ergot et une palmure plus ou moins développés, des plumes, un bec, des membres antérieurs transformés en ailes et une queue courte osseuse (à l'exception de l'Archéoptéryx dont la queue osseuse est longue, de même que celle du Deinonychus). Parmi les espèces géantes vivant en Europe (et en Amérique du Nord) il y avait le Gastornis (Diatryma) assez proche du Brontornis présenté ci-dessus.

L'une des espèces d'oiseaux géants préhistoriques ayant survécu le plus longtemps fut le Phorusrhacos (de la même espèce que le Brontornis) qui vécut sur le continent américain entre -27 millions d'années et -400000 ans.

Nous connaissons la suite de l'histoire que nous détaillerons dans l'article consacré à l'évolution de l'homme dont nos ancêtres homininés apparurent à la fin de l'époque du Miocène, il y a plus de 10 millions d'années.

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[1] Les oiseaux préhistoriques ayant l'image populaire d'oiseaux volants ne s'attardant pas au sol et étant a priori moins impressionnants que les dinosaures, ils sont relativement peu représentés et très fugaces dans les films. On a vu des Ptérodactyles dans "Voyage dans la préhistoire" en 1954, des Ptéranodons dans "Dinotopia" en 1992 et dans les téléfilms en 2002, diverses espèces clonées (Ptérodactyle, Ptéranodon, Cearadactyle, Dimorphodon) dans "Le Monde perdu: Jurassic Park" en 1997, des Ptérodactyles dans "Les aventuriers du monde perdu" (Le Monde interdit) en 2001 et diverses espèces (Anurognathus, Ptéranodon, Ptérosaure, Titanis, etc.) dans plusieurs saisons du téléfilm "Primeval" entre 2007 et 2011.


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