Couplage des événements biologique et géologique au cours du temps. Comment une crise se caractérise-t-elle à l'échelle des temps géologiques?

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1 Couplage des événements biologique et géologique au cours du temps Comment une crise se caractérise-t-elle à l'échelle des temps géologiques? I/ Etude d'un exemple de crise: la limite Crétacé-Tertiaire (K/T) A. Un événement biologique majeur 1. Caractéristiques lithologiques de la limite K/T 2. Caractéristiques paléontologique de la limite K/T en domaine océanique 3. Caractéristiques paléontologiques de la limite K/T en domaine continental B. Origine de la crise: un événement géologique majeur II/ Les crises biologiques: repère dans l'histoire de la Terre A. Les principales crises biologiques et leurs causes probables B. Influence de l'homme sur l'avenir de la Terre

2 Couplage des événements biologique et géologique au cours du temps L'histoire de la vie (animale et végétale) est marquée par la succession et le renouvellement d'espèces au cours du temps. Cette évolution biologique présente des périodes plus ou moins longues de relative stabilité interrompues par des événements géologiques d'ampleurs planéta Ce couplage entre modification de la biosphère et phénomènes géologiques caractérisent une biologique. Crise biologique: évolution brutale de la biosphère marquée par une diminution importante de biodiversité. Comment une crise se caractérise-t-elle à l'échelle des temps géologiques? I/ Etude d'un exemple de crise: la limite Crétacé-Tertiaire (K/T) A l'aide de l'échelle des temps, on observe que la limite K/T se trouve à la date absolue de -65 millions d'années: - Entre les ères Secondaire et Tertiaire - Entre les systèmes ou périodes Crétacé et Paléogène - Entre les séries Crétacé supérieure et Paléocène - Entre les étages Maastrichtien et Danien L'étage correspond à une formation géologique clairement identifiée définie par son contenu en fossiles stratigraphiques et généralement par la nature des terrains. Un étage correspond à un donné. Un fossile stratigraphique est une espèce d'être vivant ayant une grande répartition géographi mais ayant eu une durée de vie très brève à l'échelle des temps géologiques. Une série est l'ensemble de plusieurs étages se succédant dans le temps. Un système ou une période est l'ensemble de plusieurs séries se succédant dans le temps. Une ère regroupe les différents systèmes. A. Un événement biologique majeur 1. Caractéristiques lithologiques de la limite K/T Le crétacé est caractérisé par la présence de roches sédimentaires marneuses. La limite K/T est caractérisée par une couche d'argile riche en iridium. Le tertiaire est caractérisé par la présence de roches sédimentaires calcaires. Donc la limite K/T est marquée par une modification de la nature des roches. 2. Caractéristiques paléontologique de la limite K/T en domaine océanique Le Maastrichtien est caractérisé par la présence d'hétérohélicidés et de globotrincanidés et de quelques rares globigérinidés. La limite K/T est marquée par l'extinction totale des globotrincanidés, la disparition d'une grand partie des hétérohélicidés et l'extinction des ammonites. Le Danien est caractérisé par l'expansion des globigérinidés et la présence de rares hétérohélic Donc la limite K/T est caractérisée par l'extinction brutale de nombreuses espèces marines et l'expansion de nouvelles espèces marines.

3 3. Caractéristiques paléontologiques de la limite K/T en domaine continental Les dinosaures ne sont présents que pendant le Secondaire où ils se sont beaucoup diversifiés. Les mammifères sont présents au Secondaire et au Tertiaire mais les mammifères du Secondai étaient de petites tailles et peu diversifiés alors qu'au Tertiaire, on observe une augmentation d taille des mammifères et leur diversification. Donc la limite K/T est marquée par des modifications de la faune en milieu continental: extincti des dinosaures et expansion et diversification des mammifères. On observe également des modifications au niveau des végétaux à la limite K/T: les fougères q dominaient au Crétacé perdent de leur suprématie et laissent la place aux plantes à fleurs qui pleine expansion au cours de l'ère Tertiaire. La limite K/T est donc marquée par des modifications de la flore. Les caractéristiques paléontologiques en milieu continental sont: une extinction de nombreuse espèces continentales, animales, végétales et l'apparition et l'expansion de nouvelles espèces continentales. On ne peut parler de crises biologiques que si les données paléontologiques révèlent l'existenc changements (nettement plus importants que le simple renouvellement des espèces). Il faut e particulier que les extinctions: - Concernent de nombreux et divers groupe d'êtres vivants aussi bien marins que continentaux - Soient soudaines et synchrones - Affectent l'ensemble de la planète - Soient suivie de l'expansion d'espèces survivantes ou de l'apparition de nouvelles espèc B. Origine de la crise: un événement géologique majeur Les trappes du Deccan (Indes): Enormes empilement de coulées basaltiques à l'époque K/T, un étalement sur de grandes surfa les coulées volcaniques ont durée des milliers d'années accompagnés de rejet atmosphérique (So4 et Cl). C'est un point chaud sur la Réunion. Conséquences: - Les projections volcaniques entraînent un obscurcissement de l'atmosphère pendant de nombreux mois voire années qui entraîne une baisse de la lumière et de la température, une baisse de la photosynthèse qui entraîne une disparition des végétaux donc une diminution du phytophage, du zoophage et une perturbation de la chaîne alimentaire ce cause la disparition des espèces. - Une forte proportion de 2 CO augmente l'effet de serre et donc de la température; d'où un changement climatique - L'iridium est lié au dégagement caractéristique du volcanisme de point chaud. - Le quartz est lié à la pression engendrée lors des éruptions de type explosif - L'argile est liée à l'altération du basalte émis lors du volcanisme Le cratère de Chicxulub (Mexique) Impact météoritique donc formation d'un cratère de 300 km de diamètre (la météorite fait env 10 km de diamètre). Ceci entraîne la formation d'iridium et de quartz choqués. Conséquences: - L'émission dans l'atmosphère de poussières météoritiques entraîne des conséquences écologiques identiques à celles du volcan

4 - L'impact provoque des incendies, des séismes et donc une dévastation des territoires au de l'impact - L'iridium est lié à la désintégration de la météorite - L'argile est liée à l'altération de marnes liées à l'augmentation 2 et un ph du réduit CO La disparition plus ou moins rapide d'espèces peut s'expliquer par des phases d'éruption volcan et par la chute d'une météorite. L'origine de la crise K/T pourrait être la conjonction des deux phénomènes géologiques: - Le premier est lié à la dynamique de la planète et correspond notamment aux conséque de la mise en place des trappes du Deccan qui s'est accompagné d'un rejet de gaz et de poussières - Le second est associé à la chute d'une météorite dont le cratère de Chicxulub en est la t L'effet destructeur de la météorite s'est également accompagné d'un rejet de gaz et de poussières Un événement catastrophique local a donc des conséquences à l'échelle planétaire. II/ Les crises biologiques: repère dans l'histoire de la Terre A. Les principales crises biologiques et leurs causes probables Dans les 500 derniers millions d'année sont survenues cinq crises biologiques majeures qui conduisent à la disparition de nombreuses espèces et la diversification d'autres espèces. Les c crises sont: - Limite Ordovicien Silurien (ère primaire; -435 millions d'années) - Fin Dévonien (ère primaire; -365 millions d'années) - Limite Permien Trias (ère primaire/ Secondaire; -250 millions d'années) - Limite Trias Jurassique (ère Secondaire; -205 millions d'années) - Limite Crétacé Tertiaire (ère Secondaire/Tertiaire; -65 millions d'années) Ces cinq crises majeures sont corrélées à: - La tectonique des plaques: expansion océanique s'accompagnant de la variation du nive marin, rapprochement ou morcellement des continents; variation de la salinité et du tau CO2 dans l'eau, volcanisme associé. - Chute d'astéroïdes Ces événements engendrent des changements climatiques (refroidissement et/ou réchauffeme qui ont des conséquences évidentes sur l'évolution de la biosphère. L'évolution des êtres vivants est marquée par des périodes de relative stabilité entrecoupées d crises majeures (99% des espèces ont disparu depuis 600 millions d'années). Ces crises sont d repères dans l'établissement d'un calendrier géologique. Elles soulignent le caractère imprévis l'évolution. B. Influence de l'homme sur l'avenir de la Terre Par ses activités, l'homme modifie la composition de l'atmosphèret la biodiversité (ex: déforestation). L'homme a donc les moyens d'avoir une influence sur l'avenir de la planète même s'il n'est que produit récent de l'évolution biologique. "Le problème de l'évolution future de la Terre n'est pas uniquement scientifique et technologiqu est fortement politique, économique et culturel."

5 Changements biologiques et modifications de la biosphère sont interdépendants. L'homme a u action sur la biodiversité et sur les conditions physico-chimique de la planète. L'évolution des êtres vivants est en étroite relation avec les événements géologiques qui ont m l'histoire de la planète. Au cours des temps géologiques, cinq crises majeures sont marquées p extinctions biologiques massives dont celle de la limite K/T, il y a 65 millions d'années. C'est la conjugaison de nombreuses causes liées à des impacts météoritiques, à l'activité volca aux changements climatiques qui pourrait déterminer les crises biologiques. Ces crises, alternant avec de plus ou moins longues périodes de stabilité, participent au proces d'évolution. Elles soulignent le caractère non prévisible de cette dernière. Identifiable dans les archives géologiques, les crises biologiques constituent des repères dans l'histoire de la Terre, que les géologues ont utilisés pour établir le calendrier géologique. Activité tectonique variable de la planète terre (manteau, noyau) Rapprochement ou morcellement des continents Effet de serra, transgression/ régression marine, chute du taux de CO2 dissous dans l'océan Augmentation ou diminution du taux d'expansion océanique Epanchement volcanique type trappes Impacts météoritiques Changements climatiques globaux avec glaciation sans glaciation Extinction majeures Intervention de l'homme Espèces résistantes Diversification et renouvellement des espèces radiation adaptative Schéma bilan: crises biologiques et histoire de la Terre