apparition de la vie chronologie

Les évolutions de l'Homme, de Toumaï à Homo sapiens

L’histoire de la Terre et de la vie…

Résumer l’histoire de la vie sur la Terre en une page est impossible… En 4,5 milliard d’années, des millions d’espèces sont apparues, se sont développées et ont finalement disparu. Et nous ne pouvons parler que des espèces animales ou végétales dont nous avons découvert des fossiles ou des traces ! Même aujourd’hui les scientifiques identifient et décrivent plus de 15 000 espèces par an… Parmi ce foisonnement, l’homme, ou  Homo sapiens , n’apparaît finalement que récemment, il y a 200 000 ans. Si l’homme n’est qu’une seule des espèces sur les 8,7 millions d’espèces vivantes peuplant la Terre, c’est la seule dont les dégâts et les conséquences constituent un risque réel pour la planète et pour la vie.

Le Big Bang

Tout d’abord, le fameux  Big Bang,  il y a 13,7 milliards d’années ,  puis la formation de notre système solaire, et donc de la Terre, il y a  4,55 milliards d’années . Pas de vie, mais une intense activité sismique et vulcanologique. La Terre n’est pas très… accueillante ! La planète va très lentement se refroidir et une partie de l’eau qu’elle contient va se condenser dans l’atmosphère. Une importante couche nuageuse va se former autour du globe. 

La vie…

Dans les océans, protégés des rayons ultraviolets par la couche nuageuse, la « vie » apparaît il y a environ  -3,85 milliards d’années . Cette première trace de vie unicellulaire est constituée de simples cellules d’organismes procaryotiques, les bactéries… Leurs descendantes sont toujours parmi nous… et on peut dire qu’elles sont vraiment les plus vieilles habitantes de notre planète ! Des structures bioconstruites apparaissent il y a 3,4 milliards d’années, les stromatolithes. A noter, plusieurs scientifiques développent une théorie selon laquelle la vie se serait développée d’abord dans le sous-sol avant de remonter à la surface de la planète. Elle aurait ainsi progressé, protégée des attaques extérieures comme les pluies de météorites, la lave ou les rayons ultraviolets…

Il y a 3 milliards d’années  ce sont les algues bleues qui se développent. Elles sont les premières à produire de l’oxygène par photosynthèse. Cet oxygène est à l’origine de la couche protectrice d’ozone autour de la Terre. Dans des strates géologiques datant de –  2,1 milliard d’années  (au Gabon) on a découvert  les premières formes de vie complexes (pluricellulaires). Ce sont donc les premiers  eucaryotes  : des organismes dont les chromosomes sont protégés dans un noyau.

La vie… grouillante

L’évolution de la vie sur Terre (ou plutôt dans les mers…) va s’accélérer, se multiplier, disparaître, se reformer différemment, bref, les formes de vie vont s’enchaîner à un rythme plus soutenu. Entre – 600 et – 544 millions d’années c’est la Faune d’ Ediacara  qui prospère : ce sont principalement des organismes avec un corps mou, sans squelette. Les traces qui nous en parviennent sont des empreintes de l’organisme laissées sur le fond de sédiments : sortes de méduses, coraux mous….    La Faune  Tommotienne , vieille de 530 millions d’années est, quant à elle, caractérisée par l’apparition de parties solides chez plusieurs organismes. Elle ne durera « que » quelques millions d’années et l’on retiendra surtout des animaux en forme de tube, lame, coupole…

Apparue il y a 528 Millions d’années, la Faune de  Burgess  est d’une diversification et d’une richesse étonnante.  Contrairement aux précédentes faunes, Burgess est représentée par des organismes très différents les uns des autres, dont certains ne ressemblent à rien de connu actuellement. La vie prend des formes dignes de films fantastiques !  Cette faune disparaît presque en totalité il y a 510 millions d’années. Première extinction de masse il y a 440 millions d’années (fin Ordovicien) qui touche principalement les brachiopodes et les trilobites. Vers – 420 millions d’années, des vertébrés commencent à coloniser les océans. Différentes sortes de  poissons vont évoluer, avec ou sans mâchoire, dotés d’une carapace, cartilagineux ou osseux… La plupart de ces poissons ont disparu, sans descendance, mais on peut encore trouver le  cœlacanthe  dont les ancêtres étaient les crossoptérygiens.

La vie animale et végétale… sort de l’eau

Les plantes d’abord…  440 millions  d’années en arrière, le sol est colonisé par des végétaux comme des mousses ou des lichens qui poussent à proximité de l’eau. Il faudra quelques millions d’années supplémentaires pour que ces premières plantes s’affranchissent de la proximité de l’eau en développant des racines. Les premiers animaux à se déplacer sur terre semblent être des arthropodes (famille des scorpions), des acariens, des myriapodes et d’autres insectes que l’on a retrouvés dans des couches géologiques datées de -410 millions d’années.

C’est véritablement il y a  375 millions  qu’on voir apparaître des modifications sur le squelette de certains poissons : les nageoires sont rigidifiées avec des éléments squelettiques. Dans un premier temps ces « débuts de pattes » devaient apporter un avantage décisif pour se déplacer dans un environnement boueux et saturé de morceaux de plantes.  Acanthostega gunnari   faisait certainement partie de ces premiers tétrapodes qui ont « sorti la tête de l’eau »… Deuxième extinction de masse (fin Dévonien) il y a 365 millions d’années, où de nombreux ammonoïdes, brachopodes et poissons disparaissent.

Il faut attendre  – 360 millions d’années  pour qu’apparaissent des animaux capables de se déplacer véritablement sur terre…des sortes de reptiles colonisent les terres émergées. Sur la planète, tous les continents sont réunis en une unique masse continentale, la Pangée (-300 millions) . La plus importante des extinctions de masse (Permien-Trias), et la troisième, a lieu il y a  250 millions d’années . D’après les fossiles retrouvés, les scientifiques estiment que presque 90% des espèces auraient été éliminées. Si les trilobites ont définitivement été rayés de la carte, d’autres espèces ont subi des pertes importantes comme les vertébrés, les coraux et les céphalopodes…

Les premiers dinosaures et l’apparition des mammifères

Il y a  230 millions d’années,  les premiers dinosaures se développent pour un règne qui va durer pendant plus de 160 millions d’années… (avec les crocodiles, les serpents et les lézards). Parmi eux,  Bambiraptor  un anciens dinosaure qui vécu il y 73 millions d’années dans le Montana sur le continent americain. C’est à partir des reptiles mammaliens qu’émerge la branche des mammifères. Parmi les prétendants au titre de premier ancêtre des mammifères,  Rugosodon eurasiaticus , ressemblait à une sorte de rat ou d’écureuil. Il était long de 17 cm du museau au bout de la queue et ne pesait qu’environ 80 g.

Avant-dernière extinction de masse…

Une énorme météorite heurte la Terre au Yucatan (Mexique actuel) va avoir raison des dinosaures géants et d’un grand nombre d’espèces il y a  66 millions d’années … Cet évènement est probablement aggravé une période d’activité volcanique intense …C’est la cinquième extinction de masse (Crétacé-Paléogène) qui va éradiquer 76% des espèces. Les océans se vident de leur faune, et seuls quelques reptiles mammaliens survivent… Les continents commencent à s’écarter progressivement les uns des autres, séparant ou isolant des espèces qui vont évoluer différemment.

La montée en puissance des mammifères

Sans que la disparition des dinosaures ne soit forcément la seule raison, les mammifères vont prendre possession du terrain en 10 millions d’années et conquérir de nombreuses niches écologiques, en multipliant les espèces. C’est également à partir de ce moment que les mammifères vont véritablement croître en taille et que les placentaires vont se développer. C’est vers  – 60 millions d’années  qu’on retrouve les premières traces de primates ou protoprimates. Le plus ancien à ce jour est  Altiatlasius , qui a été découvert dans le sud du Maroc. D’un poids estimé de 120 grammes,  Altiatlasius  ne laissait pas présager la diversité et la taille de l’évolution de cette famille…

Et l’homme dans tout ça ???

Eh bien l’homme, il prend son temps… et les premiers hominidés ne datent que de  – 7 millions d’années … C’est le petit trait vert à l’extrême droite sur le graphique en haut de page. Et encore, pour qu’il soit visible, le trait est grossi… Le titre de plus ancien hominidé est actuellement détenu par  Sahelanthropus tchadensis , qui vivait dans ce qui est l’actuel Tchad.  Toumaï  : son surnom est bien trouvé, car il veut dire « Espoir de vie » dans un dialecte tchadien. Pour l’instant, une quinzaine d’espèces d’hominidés ont été décrites. Quant à  Homo sapiens , c’est-à-dire vous et moi… ses premiers pas sur Terre ont dû avoir lieu il y a environ 200 000 ans. Depuis cette époque, des espèces d’hominidés ont disparu, comme  Néandertal ,  Homo floresiensis , ou l’ homme de Dénisova . Nous sommes maintenant sur Terre les seuls représentants de l’espèce humaine… Il faudrait en être digne, et ne pas continuer à saccager la faune, la flore, le climat, le sous-sol et tout simplement la Terre elle-même !

Sources CNRS  L’origine et la radiation des primates, la place des hominoïdes  – Jean-Jacques Jaeger . CNRS Dossier évolution La vie est belle , Stephen Jay Gould Le livre de la vie , Stephen Jay Gould Science et Vie – Hors série –  La terre cette inconnue  – juin 2015 Grands singes / Homme Quelles origines ?

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Quand est apparue la vie sur Terre ?

Les plus anciennes traces de vie sur Terre remonteraient à 3,8 milliards d’années.

Il est difficile de dater précisément la première forme de vie sur Terre, d'autant plus qu’il nous est difficile de définir ce qu’est la vie. [1]

À ce jour, les plus anciennes traces de vie sur Terre remonteraient à 3,8 milliards d’années , comme semblent l’indiquer des restes fossilisés retrouvés dans les roches sédimentaires. La vie était alors exclusivement aquatique et le restera pendant près de 3,4 milliards d’années !

Les premiers végétaux terrestres , caractérisés par les lichens et les mousses, apparaissent il y a environ 500 millions d’années. Mais ce n’est que vers -400 millions d’années que l’on trouve trace des premiers animaux évoluant sur la terre ferme . [2]

Les premiers animaux terrestres sont essentiellement des Arthropodes , un embranchement auquel appartiennent les insectes , les scorpions, les araignées, les mille-pattes... On retrouve aussi les traces des premiers gastéropodes terrestres : les Pulmonata , un ordre de mollusques qui regroupe les escargots et les limaces.

Frise des temps géologiques

Il y a 4,6 milliards d’années, la Terre achève sa formation. Débute alors la première ère géologique : l'Hadéen. Le noyau de notre planète se forme et la lune apparait, probablement à la suite d'un impact entre la Terre et une proto-planète nommée Théia .

La croûte terrestre commence sa formation, et la température à la surface de la planète baisse progressivement. Il y a 4 milliards d’années, à la fin de l'Hadéen, les conditions nécessaires à l'émergence de la vie sur Terre seront réunies.

Il y a 4 à 2,5 milliards d'années, la croûte terrestre continue de se former sous l’action d'un volcanisme intense. Plus tard, dans les océans très chauds, les premières bactéries et algues apparaissent . Leur photosynthèse produit alors du dioxygène , déchet toxique auquel le reste du vivant s'adaptera par la suite.

Certaines colonies de cyanobactéries sont organisées en tapis microbiens qui forment de grandes structure minérales appelées stromatolites . Ces structures sont les plus anciennes traces de vie connues.

Sur la frise : un stromatolite et une colonie d'algues , productrices d' oxygène .

Protérozoïque

Au protérozoïque, du grec signifiant « avant l'animal », l'atmosphère se charge de l'oxygène produit dans les océans. A la suite d'un brusque refroidissement, les algues se diversifient sur les fonds marins et les animaux pluricellulaires apparaissent, tels que les méduses et des petits animaux munis de coquilles.

Sur la frise : un Dickinsonia (animal à corps mou) un Cloudinidae (animal à coquille) et une méduse .

Paléozoïque

Au paléozoïque, les animaux abondent, dont les vertébrés qui se diversifient rapidement. L’apparition d’organismes pourvus de squelettes minéralisés internes ou externes a facilité leur fossilisation et donc la préservation de ces spécimens jusqu’à nos jours.

Au Cambrien, la formidable diversification de la vie démarrée au Protérozoïque se poursuit et s’accélère avec le développement de structures minéralisées, telles que les squelettes externes des arthropodes . Les fonds marins se peuplent d’animaux aux formes souvent très différentes des faunes actuelles. De nombreux groupes d’arthropodes, de vers, d’éponges ou de mollusques apparaissent.

Sur la frise : un Anomalocaris (arthropode) un trilobite (arthropode) et un Pirania (éponge tubulaire).

À l'Ordovicien, la vie animale se propage hors des fonds marins et gagne la colonne d'eau. Des vertébrés et des céphalopodes nagent en eaux libres alors que les brachiopodes et trilobites sont très fréquents sur les fonds marins. Les premières plantes terrestres colonisent les milieux humides continentaux. A la fin de l'Ordovicien, un refroidissement du climat entraîne la première des cinq grandes crises de la biodiversité.

Sur la frise : un Sacabambaspis (vertébré), un orthocône (céphalopode) et un brachiopode .

La Terre connaît une première grande crise à la fin de l’Ordovicien, alors que la vie est exclusivement marine. Cette crise serait due à un intense épisode de glaciation et aurait provoqué la disparition de 60 à 70% des espèces.

Au Silurien, les arthropodes et les vertébrés poursuivent leur diversification dans les océans. Dans les milieux humides continentaux, les plantes terrestres continuent de se diversifier avec l'apparition des plantes vasculaires (qui possèdent des tiges et de la sève). Elles sont accompagnées de certains arthropodes tels que les myriapodes et les arachnides.

Sur la frise : un euryptéride (ou scorpion de mer), un mille-pattes et l'une des premières plantes vasculaires, Cooksonia .

Au Dévonien, les vertébrés marins sont très diversifiés, en particulier par la présence de nombreux « poissons » cuirassés appelés placodermes . Les tétrapodes apparaissent, ce sont les premiers vertébrés munis de pattes et de doigts mais ils sont encore inféodés aux milieux aquatiques. La végétation du début du Dévonien ne mesure que quelques dizaines de centimètres de haut : elle fait peu à peu place à des forêts d' Archeopteris mesurant jusque 30 mètres.

Sur la frise : un placoderme (prédateur marin), un Calamophyton (arbre) et un Ichtyostega (tétrapode).

D’importantes variations climatiques et la chute de l’oxygénation des mers entraînent, à la fin du Dévonien, une crise qui provoque l'extinction du Dévonien et la disparition de 75% des espèces.

Carbonifère

Au Carbonifère, de riches écosystèmes forestiers se développent dans les zones humides . Les arbres et insectes volants se diversifient et se spécialisent, alors que débute l'essor des tétrapodes sur le milieu terrestre. C'est à cette période que, de la collision entre deux grands continents, nait le supercontinent de la Pangée.

Sur la frise : un paléodictyoptère (insecte volant), une fougère arborescente et un Hylonomus (reptile).

À partir du Permien, à la suite suite d'une aridification du climat, la flore change considérablement. Les plantes à graines deviennent dominantes. Les nouvelles chaînes de montagnes subissent une forte érosion. Les amniotes (vertébrés à quatre pattes pondant des œufs) se diversifient sur la terre ferme. Dans les océans, le sommet de la chaîne alimentaire est dominé par des groupes proches des requins actuels.

Sur la frise : un dimétrodon (amniote), un rameau du conifère Walchia et un hélicoprion (proche des requins)

A la fin du Permien a lieu la crise du Permien-Trias. C'est la plus grande qu’ait jamais connue la Terre. Elle provoque la disparition de plus de 90% des espèces, terrestres comme marines. Cette crise sans précédent aurait été essentiellement causée par deux épisodes volcaniques majeurs.

Cette période de grande diversification de la biodiversité, comprise entre deux extinctions massives, dure près de 200 millions d’années. Elle se caractérise par l’émergence des dinosaures , des reptiles volants et des reptiles marins, ainsi que des mammifères et des plantes à fleurs.

Au Trias a lieu une forte diversification des reptiles : crocodiles, tortues ou encore dinosaures apparaissent sur le supercontinent de la Pangée, accompagnés des premiers mammifères. Des reptiles retournent à la vie marine. Les ptérosaures sont les nouveaux grands prédateurs volants. Les groupes dominants d’insectes sont les coléoptères, les diptères et les hyménoptères. Les conifères deviennent les arbres les plus abondants.

Sur la frise : un M organucodon (mammifère), un ichtyosaure (reptile marin) et un ptérosaure (reptile volant).

La crise du Trias-Jurassique s'étend sur près de 17 millions d'années, un record en comparaison aux autres crises qui s’étendent sur des périodes durant de 1 à 2 millions d’années. Elle conduit à la disparition de 70 à 80 % des espèces à la suite du volcanisme atlantique.

Au Jurassique, la Pangée n'existe plus, morcelée par les océans Atlantique et Téthys où règnent les reptiles marins. Les dinosaures se diversifient, avec le développement du gigantisme mais aussi l'apparition des premiers oiseaux. Les insectes connaissent également une forte diversification. Côté forêts, les plantes à graines prospèrent mais les fougères restent très présentes dans certains milieux.

Sur la frise : un archéoptéryx (proche des futurs oiseaux), un crabe et un sauropode .

C'est au Crétacé qu'ont vécu de célèbres dinosaures comme le tyrannosaure ou le tricératops. Les ammonites et reptiles marins sont fréquents dans les océans tandis que les espèces d'oiseaux se diversifient. Les premières plantes à fleurs apparaissent, événement majeur de la formation des écosystèmes à venir. Elles sont accompagnées des premiers pollinisateurs.

Sur la frise : une ammonite , une abeille sur une fleur , un tyrannosaure .

La dernière grande crise du Crétacé-Paléogène est sans doute la plus connue, car elle correspond à l’extinction d’un des groupes d’animaux fossiles les plus célèbres, les dinosaures (à l'exception des oiseaux). Elle concorde avec un épisode volcanique majeur au Dekkan (Inde), auquel s’ajoute la chute d’un astéroïde dans la péninsule du Yucatan (Mexique). Ces deux événements ont impacté toute la planète.

Débutant il y a 66 millions d’années, le Cénozoïque se poursuit aujourd'hui. Connu comme « l'ère des mammifères » du fait de la rapide évolution de ces derniers vers de grandes tailles, c'est aussi une période de grandes diversifications parmi les oiseaux, les plantes à fleurs ou encore les « poissons à arêtes ».

Le Paléogène se situe après la disparition des dinosaures non-aviens, des ammonites et de nombreux autres groupes d’espèces. Dans les milieux qu’ils laissent vacants, les mammifères et les oiseaux connaissent une forte diversification, alors que les actinoptérygiens (ou «  poissons à nageoires rayonnées  ») deviennent abondants dans les océans et en eaux douces. Les plantes à fleurs, notamment les arbres feuillus, poursuivent leur développement et deviennent la flore la plus diversifiée.

Sur la frise : un palmier , un baluchitère (grand mammifère) et un actinoptérygien .

Au Néogène, le courant de Drake se met en place autour de l’Antarctique et la planète se refroidit progressivement pour s’approcher du climat actuel. Vers la fin du Néogène, l’isthme de Panama relie les Amériques du Nord et du Sud et forme une séparation entre Atlantique et Pacifique.  Sur la terre ferme, les prairies de graminées deviennent fréquentes et la faune s’adapte à de nouveaux écosystèmes proches de ceux que l’on connait aujourd’hui.

Sur la frise : une graminée , une antilope (ruminant) et une baleine (cétacé).

Quaternaire

Le Quaternaire est la période géologique actuelle, commençant il y a 2,58 millions d'années. Plusieurs épisodes de glaciation et/ou l’émergence du genre humain amènent à l’extinction de la majorité des espèces de grands mammifères, tels que les paresseux géants ou les mammouths . Plus récemment, en un temps bien plus court que lors des autres périodes géologiques, les activités humaines impactent tous les écosystèmes et provoquent une augmentation globale de la température.

Sur la frise : un fuchsia , un humain et une méduse .

Si ces échelles de temps nous semblent difficilement concevables, elles n’en paraissent pas moins gigantesques en comparaison avec l’émergence du genre humain ( Homo ), dont les plus vieux fossiles remontent à 2,8 millions d’années, et encore plus avec celle de notre espèce Homo sapiens , que les récentes datations situent il y a environ 300 000 ans.

Par analogie, si l’on rapporte l’histoire de la vie de la Terre à l’échelle d’une année, notre histoire humaine ne représente que la dernière minute de cette année ! [3]

Connaissez-vous LUCA ? Ce nom désigne le dernier ancêtre commun à tous les êtres vivants que nous sommes capables de reconstituer ( Last Universal Common Ancestor ). En effet, en dépit de grandes différences morphologiques et de modes de vie, tous les êtres vivants actuels sont cousins à des degrés divers puisqu’ils ont une origine évolutive commune. Les êtres vivants se répartissent en trois grands groupes : bactéries, archées et eucaryotes. [4]

Arbre phylogénétique du vivant

Pour aller plus loin

[1] Patrick DE WEVER, Bruno DAVID et Didier NERAUDEAU, Paléobiosphère , Vuibert, 2010, p. 37-77.

[2] Patrick DE WEVER, Le Beau Livre de la Terre , Dunod, 2014, p.24, p.92, p.102.

[3] Bruno DAVID, À l’aube de la 6ème extinction , Grasset, 2021, p. 245.

[4] The Parisianer. Chroniques du Muséum - Éditions du Muséum national d’Histoire naturelle, 2021, p.24.

Article rédigé en avril 2022. Remerciements à Patrick De Wever, géologue, professeur émérite au Muséum national d'Histoire naturelle, pour sa relecture et sa contribution.

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Les grandes étapes de l'histoire du vivant

La présence d'eau liquide à la surface de notre planète fût la condition sine qua non de l' apparition de la vie . D'abord bactérienne , la vie s'organise lentement en cellules nucléées puis en êtres pluricellulaires . Il y a 540 millions d'années, tel un feu d'artifice, une formidable explosion de la diversité des êtres vivants fait apparaître tous les grands groupes actuels. Jusqu'alors aquatique  la vie envahit la terre ferme 200 millions d'années plus tard. Puis les Insectes et les Vertébrés se lancent à la conquête des airs . Enfin le  genre humain apparaît il y a seulement 3 millions d'années. L'histoire de la vie n'est pas un long fleuve tranquille. Elle est ponctuée de crises dont l'issue est imprévisible. Les écosystèmes sont alors profondément perturbés. La plus grave a eu lieu à la fin du permien et la dernière a vu disparaitre les Dinosaures.

Cm : Cambrien ; O : Ordovicien ; S : Silurien ; D : Dévonien ; C : Carbonifère ; P : Permien ; Tr : Trias ; J : Jurassique ; Cr : Crétacé ; Pg : Paléogène ; Ng : Néogène.

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Apparition de la vie sur Terre

Quand la Terre s'est formée il y a environ 4.5 milliards d'années, aucune forme de vie n'existait. C'est dans les mers chaudes que sont apparues les premières traces de vie. Au tout début, de minuscules algues bleues prennent naissance dans la mer. Aujourd'hui, elles existent toujours.

• Il y a 3,5 à 3,8 milliards d'années (3 800 millions d'années), première vie, Histoire du vivant , des organismes unicellulaires .
• Pendant la plus grande durée sur environ 3 milliards d'années, bien avant les 600 millions d'années passées, il n'y avait quasiment pas d'oxygène respirable , même si des algues monocellulaires font de l'oxygène depuis 3,8 millions d'années, oxygène pris par le fer des roches terrestre. Aussi il n'y avait pas de vie multicellulaire comme la notre sans l'oxygène nécessaire, malgré des tentatives..
• Deux grandes glaciations de presque toute la terre jusqu'à l'équateur il y a environ 600 millions d'années ont provoqué une augmentation énorme de l' oxygène enfin respirable et l'essor de la vie avec des plantes et animaux multicellulaires de toutes sortes.
• Il y a 700 millions d' années , des êtres au corps mou, sans coquille ni squelette se forment : les vers , les méduses ...
• Il y a 450 millions d'années, les premiers poissons apparaissent dans les eaux. Les insectes , invertébrés vivant sur terre, suivent peu après.
• Il y a 350 millions d'années, les amphibiens sont les premiers animaux vertébrés à sortir de l'eau pour aller sur la terre ferme.
• Il y a 290 millions d'années, les reptiles ( crocodiles , dinosaures , ichtyosaures , plésiosaures , pliosaures , ptérosaures ) apparaissent sur terre et dans la mer. D'autres volent.
• Il y a 250 millions d'années la plus grande Extinction du Permien par volcanisme gigantesque en Sibérie : 95%des espèces marines disparues, comme trilobites. et ainsi elle a permis les dinosaures et les mammifères après.
• Il y a 200 millions d'années, les mammifères ont beaucoup évolué depuis leur apparition. Et les oiseaux ont évolué à partir des dinosaures un peu plus tard.
• Il y a 65 millions d'années, les dinosaures ont disparu, sauf les oiseaux, à cause d'un météorite, et libéré l'essor des mammifères.
• Entre 4,2 et 2 millions d'années, l' australopithèque est apparu.
• l' homo erectus quant à lui, apparaitra seulement entre 1 million d'années et 140 000 ans.
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Les origines de la vie : une frise chronologique interactive du CNRS

mercredi 16 mai 2018

Cette ligne de temps qui s’étend du précambrien au cénozoïque s’accompagne de nombreux articles et textes validés scientifiquement par des chercheurs d’horizons disciplinaires très variés. Les contenus en question sont structurés en 5 grandes parties : –  Les origines de la vie à travers l’Histoire, des récits improbables aux scénarios réalistes ; –  Définir le vivant : les virus, viroïdes, virophages et autres plasmides ; –  La terre, un exception ? La présence d’eau, le climat, l’atmosphère, la tectonique des plaques, la formation et la dérive des continents et les cinq grandes extinctions que le vivant a connues ; –  Émergence(s) de la vie : les débuts de la vie, les plus anciens organismes vivants ; –  La saga continue : de la molécule à la cellule, la compréhension de l’apparition et de la conquête de la vie sur Terre mobilise les scientifiques de nombreuses disciplines, de la chimie à la biologie en passant par l’astrophysique, l’histoire des sciences ou la philosophie.

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2023 - Sciences de la vie et de la Terre

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MYTHOLOGIE GRECQUE - PALEONTOLOGIE HISTOIRE DE FRANCE - SYSTEME SOLAIRE - LECTURE - PHILATELIE

• Paléontologie
• Introduction

Du big bang à nos jours

Chronologie simple de l'évolution *en chiffres ronds.

• 14(Ga) milliards d'années : formation de l'univers (Big bang)
• 4,6 milliards d'années : formation de la planète Terre
• 4 milliards d'années : apparition des cellules procaryotes
• 3 milliards d'années : apparition de la photosynthèse
• 2 milliards d'années : apparition des cellules eucaryotes
• 1 milliard d'années : apparition de la vie multicellulaire
• 600(Ma) millions d'années : apparition d'animaux "simples" (faune d'Ediacara)
• 550 millions d'années : apparition des premiers animaux "complexe" (Explosion cambrienne)
• 500 millions d'années : apparition des poissons et des proto-amphibiens
• 475 millions d'années : apparition des plantes terrestres (Gymnospermes)
• 400 millions d'années : apparition des insectes et des graines
• 360 millions d'années : apparition des amphibiens
• 300 millions d'années : apparition des reptiles
• 200 millions d'années : apparition des mammifères
• 150 millions d'années : apparition des oiseaux
• 100 millions d'années : apparition des fleurs (Angiospermes)
• 66 millions d'années : disparition des dinosaures non-aviens
• 7 millions d'années : apparition de la lignée humaine ( Sahelanthropus tchadensis )
• 4 millions d'années : apparition des australopithèques ( Australopithecus anamensis )
• 2,4 millions d'années : apparition du genre homo ( Homo rudolfensis )
• 250 000 ans : apparition de l'homme de Neandertal ( Homo neanderthalensis )
• 200 000 ans : apparition de l'homme moderne ( Homo sapiens )

Le Big Bang

Tout commence il y a 14.5 Ga (milliards d'années) avec le Big Bang , une explosion fulgurante qui donne naissance à notre univers. En l'espace de quelques instant toute la matière constituant notre univers est deversée.

C'est à partir de toute cette matière, que vont se créer tous les objets qui composent notre univers, galaxies, étoiles, planètes, et bien entendu, le reste aussi, vous, moi et tout ce qui nous entoure ! Tout ce qui nous constitue à été éjecté lors de cette explosion.

Environ 10 Ga (Milliards d'années) plus tard, se forme notre système solaire et farandole de planètes, dont la Terre.

Il y a 4.6 Ga, la terre est encore en ébullition, c'est une masse de magma, une mer de lave, bien entendu pas de vie.

Il va falloir attendre encore quelques millions d'années pour quelle se solidifie. Il y règne une intense activité sismique et volcanique et la terre n'est toujours pas très... accueillante !

La "vie" apparaît vers -3.8 Ga (durant le Précambrien ), de simples cellules d'organismes procaryotiques, les bactéries. Leurs descendantes sont toujours parmi nous... et on peut dire qu'elles sont vraiment les plus vieilles habitantes de notre planète !

De cette époque, jusqu'à -2 Ga ... il n'y a pas de trace d'évolution. Puis apparaît la cellule eucaryote avec un noyau.

La vie... grouillante

Vers -555 Ma (l’ère Paléozoïque ) la taille des organismes augmente. D'une cellule on passe à plusieurs...

On assiste à une véritable explosion de diversité : méduses, algues, éponges...

Le rythme s'accélère

20 Ma plus tard, certains organismes fabriquent déjà des coquilles et on commence à trouver des invertébrés marins...

La vie prend des formes dignes de films fantastiques. La faune de Burgess (les arthropodes du Cambrien ) est l'exemple le plus représentatif.

La vie... sort de l'eau

Les premiers restes de plantes et d'animaux terrestres remontent à environ -410 Ma ( Silurien ).

Pour les plantes, on fait dans la simplicité (pas de racine) et on reste proche de l'eau.

Pour les animaux, acariens, insectes et les ancêtres des scorpions sont les maîtres sur terre.

Catastrophes en série

Vers -250 Ma, au Permien , une baisse du niveau des eaux et une énorme explosion volcanique vont provoquer une extinction en masse de nombreuses espèces.

Les océans se vident (quel en est la cause), et seuls quelques reptiles mammaliens survivent...

Les premiers mammifères

C'est à partir des reptiles qu'émerge la branche des mammifères, vers -200 Ma ( Trias ).

Les caractéristiques principales sont le sang chaud et les poils (on est peu de choses !)...

L'ère des dinosaures

Et voilà enfin le temps des dinosaures... ils dominent la planète Terre pendant plus de 160 Ma...

Il occupent le terrain avec les crocodiles, les serpents et les lézards...

Mais une intense activité volcanique et une météorite qui heurte la Terre vont avoir raison des dinosaures géants et d'un grand nombres d'espèces...

Le retour des mammifères

Profitant de ce vide écologique (de l’ère Cénozoïque ), les mammifères vont prendre possession du terrain en 10 Ma.

C'est vers -55 Ma que nous allons retrouver les premières traces de primates.

Et l'homme dans tout ça ???

Les premiers hominidés ne datent que de -7 ma (toumaï) ., le calendrier cosmique selon andré brahic *.

• 1er janvier: Début de l’expansion de l’univers, le Big bang
• 1er avril : Notre galaxie est formée
• 9 septembre : Naissance de notre système solaire
• 14 septembre : La Terre est formée
• 1er octobre : La vie apparait
• 9 octobre : Les bactéries apparaissent
• 1er novembre : Invention du sexe par les micro-organismes
• 12 novembre : Apparition des plantes fossiles et de la photosynthèse
• 15 novembre : Les premières cellules à noyaux commencent à prospérer
• 1er décembre : L’atmosphère se charge en oxygène
• 16 décembre : Les premiers vers émergent
• 17 décembre : Les invertébrés apparaissent
• 18 décembre : Le plancton océanique est en place
• 19 décembre : Apparition des premiers poissons et premiers vertébrés
• 20 décembre : Les plantes colonisent les terres émergées
• 21 décembre : Les premiers insectes
• 22 décembre : Les premiers amphibiens
• 23 décembre : Les premiers reptiles
• 24 décembre : Les premiers dinosaures
• 26 décembre : Les premiers mammifères
• 27 décembre : Les premiers oiseaux
• 28 décembre : Extinction des dinosaures
• 29 décembre : Les premiers cétacés et les premiers primates apparaissent
• 30 décembre : Les grands mammifères sont sur Terre
• 22h30 : Apparition des premiers hommes
• 23h46 : Les humains domestiquent le feu
• 23h59 : Ils ont besoin de communiquer et peignent sur les parois des grottes
• 23h59mm20s : Invention de l’agriculture
• 23h59mm50s : L’astronomie, la plus ancienne des sciences se développe, les premières dynasties s’installent
• 23h59mm51s : Invention de l’alphabet
• 23h59mm54s : Invention de la métallurgie du fer, l’empire Assyrien et la fondation de Carthage
• 23h59mm56s : L’empire romain, la géométrie d’Euclide, la physique d’Archimède, l’astronomie de Ptolémée
• 23h59mm58s : La civilisation Maya, l’empire Byzantin, les invasions mongoles et les croisades
• 23h59mm59s : Renaissance en Europe

* André Brahic: Enfants du Soleil. Histoire de nos origines (1999)

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Enseigner les Sciences de la nature

Les grandes étapes de l'histoire du vivant, les grandes étapes de l'évolution du vivant.

Frédéric David. ACCES-INRP

Introduction : l'origine de la vie

Actuellement la vie n'est connue que sur notre planète Terre, rendant celle-ci singulière. Les explorations des sondes martiennes et les tentatives de dialogues extraterrestres n'ont pas abouti pour l'instant.

1. Qu'est que la vie ?

La vie est définie par le fait de pouvoir se reproduire à l'identique, l'aptitude à maintenir certains paramètres physico-chimiques, la présence d'eau, un métabolisme et la mémoire moléculaire que constitue l'hérédité.

2. L'apparition de la vie ou l'évolution prébiotique

Lorsque la température de la terre devînt suffisamment basse, l'eau très présente dans l'atmosphère primitive passa à état liquide et l'hydrosphère apparut. Il s'est ainsi mis à pleuvoir, l'eau a rempli les dépressions et formé les océans.

Selon l'hypothèse d'Oparine (1924) et d'Haldane (1929), une lente évolution chimique aurait précédé l'évolution biologique. De petites molécules organiques se seraient formées dans l'atmosphère primitive dépourvue d'oxygène puis dissoutes dans les jeunes océans, donnant naissance à la soupe primordiale, lieu d'apparition des premières cellules vivantes. Des expériences en laboratoire qui tentent de reproduire les conditions de formations de cette matière organique dans l'atmosphère primitive ont été menées mais restent à ce jour inabouties : on obtient des aldéhydes, des acides carboxyliques, des acides aminés mais de nombreuses molécules organiques indispensables n'ont pu être synthétisées .

Une autre hypothèse repose sur l'origine extraterrestre des monomères. Actuellement les nuages interstellaires forment, grâce à la collision des atomes avec les particules du rayonnement cosmiques plus de soixante molécules organiques. D'autre part les météorites possèdent fréquemment des molécules riches en carbone, dont plus de 70 acides aminés présents dans la biosphère. Cette hypothèse est nommée panspermie.

Pour former les macromolécules du vivant, plusieurs hypothèses de polymérisation des petites molécules organiques de la soupe primordiale sont envisagées. Un monde à ARN a propriété autocatalytique, donc ne nécessitant pas en premier lieu la présence de protéines. La difficulté majeure pour expliquer l'apparition des macromolécules est la réalisation de la réaction en milieu aqueux. L'excès d'eau devant inverser la réaction car chaque liaison par polymérisation exige l'élimination d'une molécule d'eau. Pour résoudre ce problème, on essaie d'expliquer des réactions sur des substrats préférentiels qui auraient favorisés les réactions et l'élimination de l'eau. Les argiles pourraient jouer ce rôle en absorbant l'eau et en orientant spatialement la synthèse grâce à l'information, sous forme de densité de charges, contenue dans les feuillets argileux.

I. Les unicellulaires, seules traces de vie sur Terre pendant 3,5 milliards d'années

          1.les premières traces de vie.

Les plus anciennes traces de vie sont repérées grâce à la géochimie isotopique sur l'île d'Akilia au Groenland (-3,85 Ga). Des inclusions carbonées contenues dans des cristaux d'apatite témoignent d'un enrichissement en 12 C, signature de la vie. Moins de 100 Ma après son refroidissement, la terre héberge les premiers êtres vivants. Les spécialistes s'accordent cependant sur la prudence dont il faut faire preuve pour des époques si reculées, cette valeur légèrement négative du D 13 C n'impliquant pas forcément un processus biologique de fixation du carbone tel que nous le connaissons actuellement.

Les véritables fossiles viennent peu de temps après avec l'apparition des monères. A partir de -3,4 Ga, on récolte des microsphères de type Huronispora et des bactéries comme Eobacterium isolatum dans les gisements de Fig tree (Swaziland) et de Warrawoona (Australie occidentale). Entre -3 Ga et -1,6 Ga, les fossiles deviennent abondants ; on parle pour cette période d'ère des monères (bactéries et cyanophycées). On trouve, pour ne citer que ces deux gisements, en Ontario et au Zimbabwe des cyanophycées sphériques ou filamenteuses, ainsi que de minuscules sphères qui ressemblent aux coacervats ( voir infra ).

D'autres indices probants de vie existent dès -3,4 Ga : les stromatolites. Les stromatolithes sont des édifices métriques construits actuellement grâce la précipitation de carbonates liés à la photosynthèse dans un tapis gélatineux sécrété par des cyanobactéries. Les stromatolithes anciens (-3,4 Ga) résultent probablement aussi de l'activité de cyanobactéries, mais il faut cependant rester prudent : on connaît des édifices analogues où les cyanobactéries n'interviennent pas dans la construction. La seule conclusion irréfutable est de dire qu'il existe dès -3,4 Ga des communautés d'organismes autotrophes .

C'est donc sous une atmosphère riche en CO2 que les premiers autotrophes apparaissent il y a 3,4 milliards d'années. Ancêtres des Phototrophes, les Cyanobactéries commencent à modifier l'environnement de la Terre de manière irréversible. Les cyanobactéries réduisent non seulement le CO2 atmosphérique pour synthétiser leurs composants organiques, mais le font aussi passer vers les carbonates de calcium (selon la réaction (1)), composant essentiel des édifices stromatolitiques.

La vie unicellulaire se poursuit jusqu'à -1 Ga (premiers fossiles d'embryons de métazoaires) mais on note dès -1,5 Ga l'apparition des premiers eucaryotes . La distinction par rapport aux procaryotes repose essentiellement sur des critères de taille. On considère qu'au delà de 60 µm, on est en présence d'eucaryotes. Les eucaryotes sont toujours aérobies, ce qui nous confirme pour cette époque un environnement oxydant. Les eucaryotes possèdent selon la théorie de l'endosymbiose trois composantes d'origine bactérienne : les chloroplastes, les mitochondries et les flagelles. L'acquisition des mitochondries il y a -2 Ga à -1,4 Ga marque l'apparition de la respiration cellulaire. Associées aux peroxysomes (détoxification des dérivés nocifs de l'oxygène), elles ont permis à la biosphère d'affronter sa première grande crise : le passage à un environnement aérobie. L'acquisition plus tardive des plastes entre -1,4 Ga et -1,2 Ga permettra aux cellules eucaryotes d'utiliser l'énergie lumineuse.

        2.  Les formes de métabolisme des premiers êtres vivants

L'évolution organique et la complexification des premières cellules n'a été possible que par la mise en place de mécanismes métaboliques capables de fournir une grande quantité d'énergie aux cellules. Le carburant universel est l'adénosine triphosphate ou ATP. Dans le milieu naturel primitif, les premières cellules ont du capter l'ATP abondant dans la soupe océanique primordiale et casser ces molécules pour obtenir l'énergie dont elles avaient besoin. L'ADP était ensuite rejeté comme déchet dans le milieu.

La population vivante augmentant, la pénurie d'ATP inorganique guettait. Cette pénurie a permis de sélectionner les êtres vivants capables d'effectuer le recyclage endothermique l'ADP en ATP. La glycolyse anaérobie (ou fermentation) utilisant le glucose abondant dans le milieu primitif a permis le passage de cette première grande crise de l'énergie . 

 Glucose ----- 2 pyruvates + 33 calories (2ADP-----2ATP)

Le même problème de pénurie avec le glucose inorganique n'allait pas tarder à se poser. Le vivant n'a alors d'autres solutions que de fabriquer son propre sucre, soit une photosynthèse à partir de molécules simples comme le CO2 (C et O) et H2S comme source d'hydrogène. La photosynthèse initiale se fera donc sans libération d'oxygène suivant la réaction : 

2 CO 2 + H 2 S + 2H 2 O ----- 2(CH 2 O) + H 2 SO 4

La divergence fondamentale entre les règnes végétal et animal s'établit. Le premier se spécialise pour devenir une gigantesque usine photosynthétique. Le second se cantonnant dans l'hétérotrophie diverge, en privilégiant les facteurs de relation.

II. L'explosion de la diversité : le développement des métazoaires

A partir de 1 Ga, on détecte des traces de vie pluricellulaire. Vers -900 Ma des pistes et des terriers suggèrent aussi la présence d'êtres vivants plus complexes. Les documents incontestables proviennent de Précambrien terminal, le Vendien, avec la faune d'Ediacara. Les spongiaires actuels nous renvoient une assez bonne image de ce que devaient être ces premiers pluricellulaires, simple juxtaposition de cellules peu différenciées. Avec l'apparition plus tardive du mésoderme et la constitution du cœlome, véritable squelette hydrostatique, se met en place la structure triploblastique. Les métazoaires deviennent les organismes les plus différenciés de la biosphère.

        1.  Le gisement fossilifère d'Ediacara. (environ -560 Ma)

ll s'agit de dalles de grès plus ou moins grossier, à ripple marks et stratifications entrecroisées, séparées par des joints argileux à fentes de dessiccation. Le milieu de sédimentation était une plage marine temporairement émergée. La faune trouvée est composée de métazoaires à corps mou avec un plan d'organisation en ruban, galettes ou feuilles matelassées, une architecture originale conservée sous forme d'empreintes. Le consensus actuel repose sur l'idée que certains organismes appartiennent à des taxons traditionnels comme les cnidaires, les annélides ou arthropodes, tandis que d'autres pourraient se placer dans des phylums (embranchements) aujourd'hui disparus.

        2.  L'explosion cambrienne

L'Explosion Cambrienne désigne l'apparition soudaine à l'échelle des temps géologiques d'anatomies entièrement nouvelles qui préfigurent déjà les grands groupes d'animaux actuels (ex : les phylums tels que les arthropodes et les vertébrés). Cet événement évolutif sans précédent, attesté par de nombreuses données paléontologiques et moléculaires, marque un tournant décisif dans l'évolution de la vie sur notre planète. Son apogée semble culminer entre 520 et 540 millions d'années. La célèbre faune de Burgess, d'âge Cambrien moyen (environ 505 Ma), découverte au siècle dernier par Charles D. Walcott dans les montagnes de Colombie-Britannique (Canada) et popularisée par Stephen Jay Gould, a révélé pour la première fois l'extraordinaire diversité de la vie cambrienne et l'origine très ancienne de nombreux phylums actuels. D'autres sites fossilifères à conservation exceptionnelle encore plus anciens que celui de Burgess livrent actuellement des informations-clés sur des stades évolutifs encore plus précoces.

On trouve des métazoaires à corps mous ou possédant un exosquellette organique ou minéralisé. Il est fascinant de constater que près de la moitié des phylums actuels (représentant la majorité des espèces vivantes) sont déjà représentés au Cambrien inférieur. C'est le cas des arthropodes, des chordés, des vers priapuliens, des éponges, des brachiopodes, des mollusques, des ascidiens. On y trouve toutefois des plans d'organisation plus énigmatiques qui n'ont pas d'équivalents actuels.

La découverte dans la faune de Chengjiang d'Haikouella, d'un chordé crâniate et de deux formes ressemblant étonnamment aux larves de lamproies actuelles, ont considérablement relancé le débat sur l'émergence des premiers vertébrés. Ces fossiles de quelques centimètres, parfois conservés dans leurs moindres détails anatomiques (arcs et filaments branchiaux, chorde neurale, endostyle, cœur, yeux chez Haikouella) repoussent l'origine des vertébrés au Cambrien inférieur apportant ainsi des informations-clés sur les débuts de notre propre histoire évolutive. Le célèbre Pikaia se voit ainsi détronné.

Au cours du Cambrien, la diversité animale est maximale. Le nombre de phylum est très grand, au moins le double de l'actuel. La brutale explosion des animaux a donné naissance à de multiples tentatives (radiations). Cette possibilité ne se retrouvera plus ultérieurement. Après le Cambrien, il n'apparaîtra qu'un seul embranchement, celui des Bryozoaires au cours de l'Ordovicien. En ce sens, le Cambrien est bien une étape décisive et singulière de l'histoire du monde animal, et les schistes de Burgess une fenêtre unique sur le moment où naît la vie moderne dans toute son ampleur. Après le Cambrien, beaucoup des essais sont éliminés et ceux qui restent voient une multiplication des genres et des espèces ne variant que par des détails. De la diversité, on est passé à l'uniformité.

III. Quelques grandes étapes marquantes de l'évolution de la biosphère durant le Phanérozoïque

        1.  la sortie des eaux et la conquête du milieu terrestre.

Les premières formes de vie à coloniser les continents furent probablement les cyanobactéries ; ce sont des micro-organismes capables de résister aux rayons ultra-violets et qui sont apparus sur terre il y a au moins 2,8 milliards d'années. Ces cellules ont dû faire face à deux problèmes pour passer du milieu marin à la terre ferme :

1 ) L'eau douce continentale qui tend à s'infiltrer dans la cellule et vient bouleverser l'homéostasie du milieu intracellulaire.

2 ) La sécheresse qui risque de déshydrater la cellule.

Il semble donc que les cyanobactéries aient réussi à résoudre ces problèmes puisqu'on trouve dans les sols précambriens des taux anormalement élevés en carbone 12, indiquant la contribution des photosynthétiseurs à la fixation du carbone.

Les algues vertes, qui étaient déjà présentes dans le milieu marin depuis au moins le Cambrien, ont suivi à l'Ordovicien-Silurien. Elles ont procédé à l'implantation des végétaux terrestres en inventant deux mécanismes importants : les spores pour la reproduction et des structures racinaires pour l'alimentation. Les premières formes de végétaux terrestres furent les bryophytes , des plantes qui restent au ras du sol, comme les mousses. On retrouve des spores de bryophytes dès la fin de l'Ordovicien. Puis, à la fin du Silurien , sont apparues les premières plantes vasculaires, c'est-à-dire des plantes munies de cellules capables de transporter l'eau et des adaptations nécessaires à la vie aérienne :

- La mise en place d'un corps pluricellulaire plus ou moins lignifié , capable de croître et de se ramifier tout en gardant un port érigé, grâce à une croissance limitée à des zones apicales localisées, les méristèmes.

- L’'acquisition de tissus conducteurs

La forme primitive cylindrique pourrait avoir été sélectionnée pour son rapport surface/volume faible, qui limiterait les pertes d'eau. Cette configuration aurait également pu " canaliser " le " choix " d'une croissance avec ramification, seule à même de permettre une expansion de la surface photosynthétique en conservant une morphologie cylindrique des organes.

- L'acquisition des stomates

La protection accrue des organes reproducteurs , avec en particulier la réduction du gamétophyte au profit du sporophyte, et ce de façon convergente chez les fougères et les cormophytes. L'apparition de la graine est plus tardive : les Spermaphytes s'imposent au Carbonifère récent et au Permien.

Du coté des animaux ce sont les Arthropodes les premiers à s'être aventurés sur la terre ferme. Dès le Silurien probablement pour les Myriapodes, et au Dévonien pour les Chélicérates et les insectes aptérygotes. La respiration a été rendue possibe grâce à l'apparition des trachées et la dessication évitée grâce à une cuticule chitineuse. C'est un peu plus tard au Carbonifère que les insectes acquièrent des ailes de dimensions remarquables ( Meganeura , une libellule géante de 0,75 m d'envergure). Vers la même époque, Annélides oligochètes et Gastéropodes s'adaptent également à la vie terrestre.

Les vertébrès tétrapodes apparaissent dans les archives fossiles continentales dès le Dévonien, avec notamment les célèbres Acanthostega et Ichtyostega . Les vertébrés marins qui veulent quitter l'eau pour la terre ont à résoudre un certain nombre de problèmes :

- Un de ces problèmes est la pesanteur. Chez les poissons, la colonne vertébrale est adaptée à la nage, principalement, aux mouvement latéraux ondulatoires. Chez les amphibiens, cette colonne doit s'adapter pour soutenir le poids des viscères, une force dirigée vers le bas. De nouveaux muscles doivent donc se développer pour répondre aux nouvelles conditions.

- La locomotion constitue un second problème de taille pour les nouveaux habitants de la terre ferme. Les nageoires du poisson sont conçues pour un mouvement bien particulier, la natation, un mouvement bien différent de la marche. À ce titre, un poisson du nom d'Eusthenopteron est vu comme un des chaînons évolutifs très important entre poissons et tétrapodes primitifs. Ses nageoires montrent un arrangement des os qui préfigure l'arrangement des os des pattes des tétrapodes. Un autre poisson (d'âge Dévonien supérieur, autour de -370 Ma), Elpistostege, est considéré comme étant encore plus près du premier tétrapode.

- Un troisième problème auquel ont dû faire face les nouveaux candidats à la vie sur la terre ferme est le désèchement, un problème qu'ils n'ont résolu que partiellement ; les premiers amphibiens sont demeurés cantonnés près de l'eau.

- Un quatrième problème touchait le mode de reproduction. Les poissons pondent leurs oeufs dans l'eau. Les premiers amphibiens n'ont pas résolu ce problème ; ils ont continué à en faire autant. Ils demeuraient donc dépendant de l'eau à ce point de vue. Il faudra attendre les reptiles pour se libérer de cette contrainte.

- Un dernier problème que les amphibiens semblent avoir réglé relativement facilement, c'est l'utilisation de l'oxygène à partir de l'air plutôt que de l'eau.

En somme, on peut dire que les amphibiens ont réussi à mettre au point toutes sortes d'innovations "technologiques" dans le domaine du transport des charges, de la mécanique du mouvement et de la respiration, innovations qui leur ont permis de se tenir debout, de se déplacer sur terre et d'utiliser l'oxygène de l'air. Par contre, ils sont restés tributaire de l'eau, entre autres pour la reproduction. Ce qui a permis aux nouveaux habitants terrestres de s'affranchir de l'eau et finalement d'aller coloniser l'intérieur des terres, c'est l'invention de l'oeuf amniotique, l'oeuf qui possède une coquille semi-perméable qui enveloppe les réserves alimentaires permettant à l'embryon de se développer dans un endroit sûr et bien protégé. Cette invention est le fait des reptiles qui très rapidement ont dominé les milieux terrestres. Selon les archives paléontologiques, les premiers reptiles dateraient du début du Carbonifère.

        2. La diversification végétale terrestre

Les restes les plus anciens de la flore continentale terrestre proviennent d'Australie et sont datés du Silurien supérieur et du Dévonien inférieur. La " flore à Bargwanathia ", constituée de plantes herbacées et vascularisées (à éléments vasculaires lignifiés qui conduisent la sève brute), est classée dans le groupe des Ptéridophytes. Cette flore fossile permet d'affirmer que la conquête du milieu aérien s'est effectuée il y a plus de 400 millions d'années. Ce voyage de la mer vers la terre s'est-il effectué en une seule fois et en un seul lieu ? Nul n'est en mesure d'y répondre actuellement. Il y -400 à -250 millions d'années les ptéridophytes dominent la flore des masses continentales. A coté des formes herbacées (fougères, selaginelles, lycopodes) croissent des formes semi-arborescentes comme les calamites et des formes arborescentes comme les lépidodendrons et les sigillaires. Durant le Carbonifère, en zone humide, se développent des forêts constituées essentiellement de lépidodendrons et de sigillaires ainsi que des cordaïtes et des ptéridospermales. Ces dernières appartenant au groupe des préspermatophytes (à ovules nus, pleins de réserves qui contiennent une " cellule oeuf " non différenciée en plantule). Les représentants actuels de ce groupe sont entres autres le Cycas et le Ginko biloba . C'est cette flore qui sera, par accumulation, à l'origine des grands bassins houillers d'Amérique du Nord et d'Europe. En dehors des zones humides des conifères pouvaient proliférer. Durant la transition entre l'ère primaire et l'ère secondaire, les continents sont regroupés en une masse continentale unique nommée la Pangée, le climat devient plus chaud et plus sec, un flore plus adaptée apparaît : les ptéridophytes laissent la place aux conifères (gymnospermes spermatophytes). Durant la plus grande partie de l'ère secondaire une flore à gymnosperme règne: cycadales, gynkoales, ptéridospermales et spermatophytes. Les dinosaures s'en nourrissent.

A la fin du jurassique apparaissent les probables ancêtres des angiospermes, les caytoniales. A partir de -100 millions d'années, un changement radical de la composition de la flore : les plantes à fleurs ( angiospermes ) apparaissent sur toute les terres émergées. A la fin de l'ère secondaire les plantes à fleurs dominent la paysage.

Au cours du Tertiaire et du Quaternaire, la composition globale de la flore n'a pas été modifiée par l'apparition de nouveaux taxons. Les grandes glaciations plio-quaternaire ont altéré la composition floristique des différentes régions mais n'ont pas modifié la composition globale de la flore.

        3. Les grandes crises biologiques

Les archives paléontologiques nous ont enseigné qu'il y a eu des moments de grand chambardement de la vie dans les temps géologiques. Ces grands chambardements correspondent à ce qu'on appelle des extinctions de masse , un phénomène qui a forcé la vie à se réorganiser à plusieurs reprises durant les temps géologiques. Ces grands changements fauniques ont servi à délimiter les grandes ères lorsqu'on a construit le calendrier des temps géologiques. Voici ci-dessous les différentes crises biologiques répertoriées au cours des temps géologiques :

· À la fin de l'Ordovicien (autour de -440 Ma) : un tiers de la faune marine s'est éteint ; les trilobites furent particulièrement affectés.

· À la fin du Dévonien (-367 Ma) : l'écosystème récifal a été fortement atteint ; les récifs disparaissent pour ne revenir que beaucoup plus tard, au Trias, cette fois érigés non plus par les stromatopores et coraux Rugosa et Tabulata, mais par les coraux Scléractiniens et des calcispongiaires ; les poissons marins sont affectés, alors que ceux d'eau douce le sont beaucoup moins ; peu de trilobites survivent (une seule famille).

· À la fin du Permien (-245 Ma) : c'est la plus grande crise ; plus de la moitié des familles d'organismes marins disparaissent et les vertébrés terrestres sont décimés ; on évalue qu'environ 95% des espèces sont disparu de la surface du Globe.

· À la fin du Trias (-208 Ma) : les ammonoïdes et les nautiloïdes, des organismes nectoniques, sont particulièrement affectés.

· À la fin du Crétacé (-65 Ma ; l'extinction K-T pour Crétacé-Tertiaire) : c'est la fameuse disparition des dinosaures ; avec eux ont disparu le plancton marin, les rudistes, les ammonites et presque tous les habitants des fonds marins ; ont survécu, les petits mammifères, les plantes terrestres, les poissons et certains coraux.

- les observations de terrains

C'est la plus meurtrière des extinctions de masse, entre 90 et 95% des espèces vivantes disparurent au cours du dernier millions d'années du Permien. Plus du 2/3 des familles d'amphibiens et de reptiles et 30% des ordres d'insectes s'éteignirent. Les végétaux terrestres ne sont pas épargnés, les paléobotanistes ont montré l'absence dans les strates de la fin du Permien de pollens de Gymnospermes pourtant abondant auparavant. En milieu océanique, cette crise frappa certains animaux plus durement que d'autres, les groupes fixés sur les fonds marins furent particulièrement touchés. Il s'agit notamment des coraux, des brachiopodes articulés, des bryozoaires et de divers échinodermes (crinoïdes). Parmi les autres groupes marins décimés se trouvent les derniers trilobites, les foraminifères des eaux peu profondes et les ammonoïdes. Les escargots, les bivalves et les nautiloïdes traversèrent assez bien cette période.

- les responsables de l'extinction

Nous n'avons aucune preuve qu'une météorite ait heurté la terre comme ce fut peut-être le cas lors de l'extinction des dinosaures. Au milieu des années 80, des traces d'iridium avait été décelées mais aucune confirmation n'a pu avoir lieu. Les trapps de Sibérie datés de la fin du Permien nous indiquent que l'activité volcanique aurait pu s'intensifier. On évalue à 1,5 million de Km 3 le volume des coulées (par comparaison, en 1783 l'éruption du Laki ne rejeta que 15 Km 3 de lave). Les aérosols rejetés dans l'atmosphère auraient d'abord engendré un refroidissement en augmentant l'albédo atmosphérique et une augmentation du rayonnement ultraviolet par suite d'un amincissement de la couche d'ozone. A plus long terme, le CO 2 libéré aurait provoqué le réchauffement de l'atmosphère par effet de serre. Il semble toutefois difficile d'expliquer l'extinction de 90% des espèces par le seul volcanisme. Des éruptions similaires à celles ayant engendré les trapps sibériens sont connues mais sans avoir provoqué la réduction de la diversité des formes de vie locales ou globales. Ces éruptions n'ont peut-être été qu'un maillon de la chaîne complexe qui a abouti à cette crise.

La géochimie apporte aussi un certain nombre de renseignements. Les rapports isotopiques du carbone (DC 13 ) ont varié à la fin du Permien : une quantité supérieure de matière organique semble avoir été déposée à cette époque. On ignore à quoi peut correspondre cette accumulation mais elle est contemporaine d'une chute du niveau des océans. La baisse du niveau marin perturba l'environnement biologique côtier en même temps que des aires continentales se découvraient intensifiant ainsi l'érosion, le transport et l'oxydation de la matière organique. La conséquence fût une diminution de la quantité d'O 2 et l'augmentation du CO 2 . La planète se réchauffa alors. D'autres perturbations eurent lieu notamment lorsque le niveau des océans augmenta de nouveau en engloutissant les îles et les habitats côtiers. On pense que la raréfaction de l'oxygène dissous dans l'eau de mer (il y en avait moins dans l'atmosphère) aurait eu un effet asphyxiant sur les espèces marines les plus sensibles. Très récemment, d'autres hypothèses ont émergé, des indices d'un événement extra-terrestre ont été signalés à la limite Permien-Trias, notamment sous forme de fullerènes (molécules particulières formées uniquement d'atomes de carbone) qui seraient d'origine extra-terrestre. Le rôle d'un impact météoritique n'est donc pas forcément à écarter.

Comme on peut le lire, les hypothèses sur les origines de la crise permo-triasique sont multiples et se sont probablement combinées pour provoquer une extinction de cette envergure. Il existe encore beaucoup de zones d'ombre sur cette extinction de masse, mais en revanche on sait que les conséquences sur l'histoire de la vie sont supérieures à tout autre évènement survenu après l'apparition des animaux complexes. A l'école primaire les enfants apprendraient ce que sont les crinoïdes et les brachiodes et non les étoiles de mer et les oursins. Sur la plage ils pêcheraient des trilobites piégés à marée descendante dans des flaques d'eau.

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L'apparition de la vie sur Terre

Un dossier qui retrace l'histoire de l'univers, du Big Bang à la Grande Oxygénation, en passant par la naissance du Soleil et l'apparition de la vie.

Voie lactée

page de dossier

L'histoire de l'univers

Georges Lemaître et l'œuf primordial

Plasmas de quarks et de gluons : la soupe primordiale

Le Soleil en gestation

La Grande Oxygénation

L'étoile Êta de la Carène en éruption

Le disque de Phaistos, un document astronomique archéologique ?

Loi de Titius-Bode : la planète manquante entre Mars et Jupiter

Découvrir le « Beau Livre de l'Univers »

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10,2 milliards d'années après le Big Bang : 3,5 milliards d'années avant notre ère.

Construits par des communautés bactériennes, les stromatolithes stromatolithes attestent que l'apparition de la vie sur Terre Terre s'est faite rapidement, avant de jouer les premiers rôles dans la séquestration du carbone carbone et l'enrichissement de l' atmosphère atmosphère en oxygène oxygène .

L'eau liquide, essentielle à l'apparition de la vie

L' apparition de la vie sur Terre s'est déroulée dans des circonstances encore trop mal connues pour qu'il soit possible d'estimer la date de l'événement. Les spécialistes sont toutefois d'accord sur le rôle essentiel de l' eau liquide dans ce processus. C'est en effet le seul milieu où des molécules molécules peuvent se retrouver en concentration suffisante pour édifier des structures plus complexes tout en étant à l'abri des rayonnements nuisibles ( ultraviolets ultraviolets solaires, rayons cosmiques rayons cosmiques ).

Plusieurs processus se sont sans doute conjugués pour que la Terre se dote d'une couche océanique. Un volcanisme volcanisme important, faisant remonter à la surface sous forme de vapeur l'eau contenue dans les couches plus profondes, a contribué à envelopper la Planète d'un épais manteau manteau nuageux. Les premiers océans gonflèrent sous l'effet des pluies torrentielles provoquées par la condensation condensation de toute cette vapeur d'eau qui sature l'atmosphère terrestre. Une très grande quantité d'eau provient également de l'espace lors du Grand Bombardement sous la forme d'une multitude de petits corps de glace tombant sur Terre.

Les cyanobactéries, première vie sur Terre

Le décor est en place pour qu'apparaissent les premières cellules et que les océans se peuplent de bactéries bactéries . Des communautés de cyanobactéries cyanobactéries (connues aussi sous le nom d' algues algues bleues) pullulent dans les zones littorales où elles s'établissent entre les limites extrêmes des marées. Ces colonies bactériennes fixent le dioxyde de carbone dioxyde de carbone (CO 2 ) qui abonde dans l'atmosphère en construisant des stromatolithes. La découverte de fossiles fossiles de ces structures marines dans les plus vieilles roches terrestres (dans la province de Pilbara au nord-ouest de l'Australie, par exemple) permet d'attester que la vie sur Terre apparaît voici plus de 3,5 milliards d'années.

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L'apparition de la vie sur Terre

• ère précambrienne , de -4 600 000 000 à -540 000 000 ;
• ère primaire , de -540 000 000 à -245 000 000 ;
• ère secondaire , de -245 000 000 à -65 000 000 ;
• ère tertiaire , de -65 000 000 à -1 800 000 ;
• ère quaternaire , de -1 800 000 à aujourd'hui.