Les crises biologiques

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1 Les crises biologiques Proposition de plan I / Évolution des formes vivantes au cours des temps géologiques 1 / Les modifications paléontologiques à l échelle régionale Exemple de la coupe de la baie de Loya : comparaison de deux niveaux à partir d observations de lames. De nombreuses informations peuvent être trouvées dans «La limite Crétacé Paléocène : phénomènes biologiques, événements géologiques, d après les sites de la côte basque, CRDP d Aquitaine» et qui associe un fascicule de 93 pages et une série de diapositives. On localisera les affleurements sur la carte géologique de Bayonne. L étude des formations mettent en évidence des modifications importantes des formes planctoniques, ayant pourtant vécu dans des environnements analogues. (Rmq : On pourrait aussi par exemple travailler sur deux environnements marins analogues, choisis de préférence néritique et montrer qu ils sont occupés, au Crétacé et au Tertiaire, par des organismes différents. Un exemple classique peut être pris dans le massif des Bornes dans les Alpes (carte d Annecy Bonneville au 1/50 000), où affleurent des calcaires crétacés, marqués notamment par la présence de Rudistes, et surmontés de calcaires éocènes biodétritiques à Nummulites. (cf. aussi article dans Pour la Science, La valse des espèces, p. 86 sur le disparition des Rudistes). Cet exemple fait apparaître non seulement des disparitions, mais souligne aussi l apparition de formes nouvelles peuplant des environnements analogues. Une critique de cet exemple peut cependant porter sur l intervalle de temps susceptible de séparer ici les formations Crétacé et Paléocène. On pourra compléter cette approche en mentionnant les principaux groupes dont la disparition, ou au contraire la diversification marquent ainsi la limite Crétacé Tertiaire.) 2 / Évolution de la diversité des êtres vivants au cours des temps phanérozoïques Les notions précédentes, établies sur quelques exemples, sont envisagées à l échelle de nombreux taxons. Cf graphique présentant la diversité des genres d animaux marins au cours du temps. On repère ainsi des périodes de modifications importantes, sur lesquelles on peut s interroger. Parmi ces périodes, la période définie comme le passage, Crétacé Tertiaire. Le document motive l étude plus précise de cette limite. II / La limite Crétacé Tertiaire : fondements et signification 1 / La définition de la limite Exemple de la coupe de Bidart

2 Analyse de marqueurs lithologiques, paléontologiques et géochimiques : observation d évolutions concomitantes. Exercice intégré : par exemple : Des supports d exercices peuvent être fournis par les études de la distribution des micro- et des nannofossiles dans les formations sédimentaires jouxtant la limite Crétacé Tertiaire. On se reportera notamment à la publication du CRDP d Aquitaine, indiquée plus haut. Objectifs cognitifs : Établissement d une coupure dans les temps géologiques. Objectifs méthodologiques : Saisir et mettre en relation des informations pour résoudre un problème géologique. Le contenu paléontologique de certaines formations marno-calcaires de la côte basque a été étudié, ce qui a permis d établir la distribution des microfossiles et des nannofossiles dans ces formations. Certains caractères géochimiques (distribution de l iridium, et, éventuellement, évolution des rapports isotopiques de l oxygène) ont par ailleurs été analysés (voir publication indiquée p. 27, 28 et 29, figures qui seraient modifiées pour l exercice, n indiquant pas a priori la position de la limite K/T). Figures : colonne sédimentaire, avec indication des principaux lits observés, tableau paléontologique, évolutions géochimiques dans les lits repérés sur la colonne sédimentaire. 1 / Analysez la distribution des espèces fossiles dans les différents niveaux. 2 / Montrez en quoi cette distribution peut permettre l établissement d une coupure dans le temps, coupure dont on précisera la position. 3 / Indiquez en quoi l établissement de cette coupure, sur des critères paléontologiques, peut être ici argumentée par l étude d autres marqueurs. Identification d une limite marquée par la concomitance de certains paramètres. 2 / Extension géographique de la limite identifiée Il s agit maintenant de montrer que ces modifications observées sur un exemple se retrouvent à l échelle du globe, ce qui fonde par ailleurs l intérêt de la coupure mise en évidence plus haut. La démarche suivie conduit à l établissement de corrélations. a / Mise en relation des modifications observées Les exemples choisis sont ici des formations marines ; on se fonde sur l analyse de différentes colonnes stratigraphiques (Gubbio, El Kef ) (on se reportera à la bibliographie indiquée, avec également par exemple : Dossier pour la Science, juillet 2000, La valse des espèces ; Dossier pour la Science, septembre novembre 199 3, Les dinosaures). Les études paléontologiques révèlent des modifications analogues à celles observées sur la côte basque. Les différentes coupes présentent aussi un niveau d argile riche en iridium. Celui-ci peut être utilisé comme niveau repère pour mettre en relation les colonnes étudiées. On réalise alors des corrélations entre des enregistrements paléontologiques géographiquement séparés. b / L établissement d une coupure à l échelle mondiale

3 La mise en relation des colonnes stratigraphiques montre que les modifications observées ont valeur mondiale ; on peut donc supposer qu elles résultent d événements ayant affecté l ensemble du globe et qu elles traduisent par suite des phénomènes synchrones. Elles peuvent donc servir de coupures du temps. La coupure mise en évidence ici définit la limite Crétacé Tertiaire. Une telle coupure peut donc constituer un repère dans l histoire de la Terre. On peut alors en indiquer quelques caractères lithologiques, géochimiques et paléontologiques (par exemple ici, la disparition des Globotruncanidés). 3 / Une coupure à valeur de crise Il s agit maintenant de montrer que cette limite, observée sur des renouvellements de faune en milieu marin, correspond en fait à une crise biologique importante ayant affecté de mutiples groupes biologiques. On doit alors s intéresser à d autres groupes systématiques en milieu marin, et considérer également les modifications en domaine continental. a / Les modifications en milieu marin Cette partie a déjà été abordée plus haut. On pourra compléter cette approche en mentionnant les principaux groupes dont la disparition, ou au contraire la diversification marquent ainsi la limite Crétacé Tertiaire. b / Les modifications en milieu continental Les modifications les plus célèbres correspondent bien sûr à celles qui affectent les Dinosaures (cf. références bibliographiques indiquées plus haut). On pourra sur certains gisements (ex : Montana) repérer la position du niveau à iridium, ce qui permet l établissement d une corrélation avec les études réalisées précédemment (voir aussi Pour la Science, septembre novembre 1993, p. 87). Le panorama élaboré plus haut en milieu marin est alors complété des modifications observées en milieu continental. Il importe aussi de souligner qu à cette disparition, succède la diversification au Tertiaire, de nombreux autres groupes zoologiques (radiation adaptative des faunes, dont les Mammifères). Un problème toutefois : les échelles de temps considérées On a finalement reconnu à l échelle du globe, un épisode d extinctions importantes d espèces et de groupes systématiques. Ceci fonde l idée de crise. Cet événement est suivi de la diversification de nouvelles formes qui occupent les niches écologiques laissées vacantes. Ce type de phénomène présente un grand intérêt en géologie, puisqu il peut être utilisé pour établir des coupures dans les temps. L épisode étudié est retenu pour marquer le passage de l ère Secondaire à l ère Tertiaire (il y a 65 millions d années). III / Les crises biologiques majeures et leurs origines 1 / Les crises biologiques majeures On présentera notamment quelques caractères de la crise Permien- Trias 2 / Les origines des crises biologiques Il conviendra d envisager les principales hypothèses (dont le volcanisme paroxystique et l impact météoritique) en recherchant les arguments en faveur de chacune.

4 L origine des événements est d abord à rechercher pour expliquer la crise Crétacé Tertiaire. (cf. programme : «l origine de la crise K-T pourrait être la conjonction de deux phénomènes géologiques») Mais cette recherche sera éprouvée par l étude des différentes crises biologiques, pour lesquelles peut apparaître une corrélation, au contraire une non-corrélation, avec une cause susceptible d être retenue pour expliquer la crise Crétacé Tertiaire. a / Les effets de phénomènes géologiques internes Hypothèse du volcanisme. Les arguments b / Les effets de phénomènes d origine extraterrestre. Hypothèse de la chute d astéroïdes Les arguments Conclusion Il conviendrait en conclusion d envisager l influence de l Homme, qui a aujourd hui les moyens d agir sur l avenir de la planète (préservation ou destruction de l environnement).

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8 Diversité des genres d animaux marins au cours du Phanérozoïque, Graphique construit sur 84 intervalles de calculs. La courbe du haut prend en compte tous les genres recensés (33 180). La courbe du bas est réservée aux genres qui durent au moins deux intervalles de calculs. Extrait de Sepkoski J.J. in Walliser O.H. (1996).

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