LE CLUB GEOLOGIQUE DES PERSONNELS DE LA POSTE ET DE FRANCE TELECOM PRESENTE:
LES FOSSILES : UN PASSÉ SI PRESENT
Exposition placée sous le patronage de J.P. ROUCAN du Laboratoire de Géologie du Muséum National d’Histoire Naturelle
A travers une trentaine de panneaux et une vingtaine de vitrines nous vous proposons de faire revivre la fabuleuse épopée de la vie.
Nous vous ferons découvrir, des fossiles exceptionnels qui illustrent bien le monde mystérieux des premiers fossiles des êtres vivants ayant peuplé notre planète il y a plus d’un milliard d’années.
Puis, nous verrons comment cette vie d’abord végétale suivie de la vie animale, a conquis les continents.
Nous nous attarderons sur quelques grands groupes comme les trilobites, les ammonites ou les dinosaures et leurs descendants, les oiseaux, qui ont marqué de leur présence la vie sur Terre
Nous aborderons les grandes crises biologiques qui ont vu disparaître d’un seul coup de très nombreuses espèces, laissant derrière elles un véritable désert qui a vite été occupé par de nouvelles espèces.
Enfin, nous insisterons sur le rôle des fossiles dans notre connaissance de l’évolution du monde vivant, dans la possibilité de dater des événements vieux de plusieurs centaines de millions d’années, dans le rôle des êtres vivants dans notre vie et notre économie à travers le charbon ou le pétrole
Nous terminerons par quelques exemples d’animaux ou de végétaux qui ont survécu sans grands changements depuis les périodes les plus reculées: de véritables fossiles vivants.
LES PHENOMENES DE FOSSILISATION
Qu’est ce qu’un fossile?
C’est un reste ou un moulage naturel d’un organisme animal ou végétal conservé dans une roche. Ce sont toutes les parties dures et/ou minéralisées (os, dents, écailles, plumes, carapaces, tests, opercules, becs, oeufs); parfois des parties molles (peau, chair, viscères) ainsi que le cas particuliers des végétaux (rhizomes, racines, troncs, tiges, feuilles, fruits, graines, pollens) ..
Pour qu’il y ait fossilisation, il faut des conditions exceptionnelles: enfouissement rapide dans des sédiments les plus fins possible et absence d’air.
Qu’est ce qu’un ichnofossile ?
C’est une trace d’activité biologique d’un animal comme les traces de pas, les terriers, les gastrolithes (pierres contenues dans l’estomac des dinosaures et des oiseaux), les coprolithes ( excréments)
Ils servent tout d’abord à mieux connaître la vie du passé. Ils permettent de suivre l’évolution des êtres vivants
Comme certaines formes sont spécifiques d’un niveau donné, ils servent à dater les couches qui les contiennent
Un bon fossile stratigraphique est un fossile dont l’évolution est très rapide (donc qui a vécu peu de temps), qui a une grande répartition géographique
A l’inverse, un fossile qui a une évolution très lente voire presque inexistante sera appelé panchronique
Les fossiles et leurs associations permettent de reconstituer les environnements du passé (paléo-environnements), de reconstituer l’écologie d’un lieu précis à un moment donné (paléoécologie), de reconstituer la géographie du passé donc à la position relative des continents (paléogéographie)
Suivant leur taille ont distingue: les macro fossiles : taille de l’ordre du centimètre, les micro fossiles : taille de l’ordre du millimètre et les nano fossiles : taille de l’ordre du millième de millimètre.
La plus petite unité de temps internationalement reconnue, l’étage est défini par rapport à un affleurement-type qui sert d’étalon : le stratotype. Le nom de l’étage dérive généralement d’un nom géographique auquel est ajouté le suffixe « -ien » : la ville ardennaise de Givet donnera Givétien.
La France est l’un des berceaux, de la stratigraphie: 43 étages géologiques ont pour origine une localité ou une région française.
DATATION RELATIVE – DATATION ABSOLUE
La datation relative répond au principe continuité (une même couche a le même âge sur toute son étendue) et au principe de superposition (toute couche est plus ancienne que celle qui la recouvre). Exceptions à ce principe : les couches ont été très fortement plissées (renversées), les couches sont recoupées par un filon de roches volcaniques, les couches sont recoupées par un massif granitique
Les fossiles contenus dans les roches permettent de les dater les unes par rapport aux autres. On définit ainsi une division chronostratigraphique avec les ères qui regroupent les systèmes formés d’époques, composées d’étages. L’étage est la plus petite unité de temps internationalement reconnue
Cette stratigraphie aboutit à l’échelle des Temps Fossilifères
La datation absolue repose sur le fait qu’un élément radioactif se désintègre en donnant un autre élément en suivant une loi de physique connue. On appelle « période » ou « demi-vie » le temps qu’il faut pour que la masse d’un élément radioactif diminue de moitié. Une simple mesure permet par un calcul de donner à la roche un âge en millions d’années. Les plus anciennes roches connues datent de 3,8 milliards d’années
A l’origine la composition de l’atmosphère de la Terre était très différente de l’actuelle. Voici les principales hypothèses de l’origine de la vie : l’hypothèse d’A. Oparine (1924) et de J.B. Haldane (1929), l’expérience de Miller (1960), l’hypothèse hydrothermale sous-marine et l’hypothèse cosmique. Actuellement, les deux dernières hypothèses semblent avoir la faveur des spécialistes.
Les terrains Archéens et Protérozoïques ont longtemps été réputés ne pas contenir de fossiles. Mais la pugnacité des chercheurs a démontré le contraire. Les plus anciens fossiles sont toujours marins. On trouve tout d’abord des petits organites végétaux, puis beaucoup plus tard des animaux plus complexes mais toujours sans carapace.
Aujourd’hui, le monde vivant est majoritairement aquatique. Il est d’ailleurs longtemps resté confiné au milieu aqueux. En effet, les êtres vivants apparus il y a plus de 3 milliards 800 millions d’années ont attendu près de 3 milliards 400 millions d’années pour partir timidement à la conquête des terres émergées.
Il faut dire que le milieu était particulièrement hostile : au début pas d’oxygène atmosphérique donc présence d’un fort rayonnement ultraviolet stérilisant.
Ce sont les cyanobactéries qui vont produire dans l’eau de l’oxygène qui passera ensuite dans l’atmosphère. Sous l’effet du rayonnement ultraviolet, cet oxygène’ se transformera en ozone qui deviendra un véritable filtre protecteur contre ces mêmes rayonnements ultraviolet
Les végétaux ont colonisé les premiers les terres émergées. Ils seront suivis un peu plus tard par les animaux qui par la suite deviendront des herbivores. C’est lorsqu’ils seront suffisamment nombreux que l’on verra apparaître les carnivores.
Les trilobites représentent un grand groupe d’arthropodes marins dont le corps segmenté est protégé par une solide carapace. Ils sont divisés en trois parties tant dans le sens de la longueur (tête, thorax et pygidium) que de la largeur (rachis entouré de deux plèvres), d’ou leur nom. Chaque segment porte une paire d’appendices sauf la première qui est transformée en antennes. Ils apparaissent déjà très évolués dès le début du Cambrien : leur origine nous est inconnue mais certainement plus ancienne. En régression sensible dès le Carbonifère, ils disparaîtront totalement à la fin du Primaire. Ils permettent une datation précise des terrains primaires qui les renferment.
La forêt houillère est bien connue grâce à la multitude de fossiles que livrèrent les nombreux gisements de charbon largement exploités dans le passé. Plus de 85% du charbon de la planète date du Carbonifère entre 295 et 325 millions d’années.
A cette époque, on trouve une flore luxuriante composée surtout de grands arbres (25 à 30 m de haut) comme les Sigillaria et les Lépidodendrons, de prêles arborescentes comme les Calamites et de très nombreuses fougères le plus souvent arborescentes. Cette majestueuse forêt était colonisée par divers insectes dont Meganeura, sorte de libellule de 60 cm d’envergure.
Comme on a trouvé séparément les différentes parties d’une même plante, on leur a donné des noms différents. Ainsi, les Stigmarias sont les « rhizomes » et les Lépidostrobus sont les cônes terminaux de Lépidodendron.
Les Céphalopodes sont des mollusques marins, nageurs et carnivores qui ont dominé les mers pendant plusieurs centaines de millions d’années. Ils regroupent les Nautiloïdes (dont le Nautile actuel), les Ammonoïdes exclusivement fossiles, les Coléoïdes (dont les sèches, calmars et autres poulpes actuels).
Souvent, ce sont donc d’excellents fossiles stratigraphiques permettant une datation précise des couches qui les renferment. Les ammonites montrent des variations dans leur enroulement.
Les Dinosaures ont le corps couvert d’écailles et pondent des œufs : ce sont des reptiles. Ils ont régné sur la Terre pendant 160 millions d’années. On trouve des restes de dinosaures sur tous les continents (sauf dans l’Antarctique pour l’instant).
Ils étaient bipèdes ou quadrupèdes, herbivores ou carnivores voire piscivores. Ils étaient tout petits (la taille d’une poule) ou gigantesques (jusqu’à 15 m de haut ou 30 m de long)
Le terme de dinosaures regroupe en fait deux ensembles très différents : les Saurischiens plutôt bipèdes et griffus et les Ornithischiens, plutôt quadrupèdes à ongles ou sabots.
On retrouve des os et des dents, des traces de peau, des œufs, des embryons dans certains œufs, des gastrolithes (pierres contenues dans leur estomac), des coprolithes (excréments) .
Plus de 80 hypothèses de l’origine de leur disparition ont été avancées, des plus sérieuses aux plus farfelues, des plus plausibles aux moins vérifiables. Aujourd’hui, seules trois sortes du lot: l’impact météoritique de Chicxulub (Mexique), les éruptions du Deccan (Inde) ou l’évolution normale des espèces. Mais en fait nous avons peut-être un effet aggravant par l’addition de plusieurs de ces hypothèses.
LES OISEAUX, CES DESCENDANTS DES DINOSAURES
Aujourd’hui, on a de bonnes raisons de penser que les oiseaux sont les descendants des dinosaures. Ils seraient issus de petits dinosaures carnivores de la taille d’une poule comme le Compsognathus.
L’ancêtre des oiseaux est l’Archeopteryx trouvé dans les calcaires lithographiques de la région de Solnhofen (Bavière, Allemagne).
Il possède encore des caractères de dinosaures (dents de carnivores, squelette de type dinosaure bipède, membres antérieurs avec griffes). Mais comme les oiseaux, il possède des plumes, des os creux et les clavicules soudées en fourchette.
Des reconstitutions ont montré qu’il devait grimper aux arbres (grâce à ses griffes) et qu’il devait en redescendre en planant. En effet, l’absence de bréchet faisait de l’Archeopteryx un très mauvais voilier. Mais le premier pas (si l’on peut dire) était fait.
On peut alors affirmer que les dinosaures, à travers leurs descendants directs les oiseaux, vivent toujours parmi nous.
L’ADAPTATION AU VOL CHEZ LES VERTEBRES
Chez les vertébrés, seuls trois groupes ont conquis les airs: les ptérosaures ou reptiles volants, les oiseaux et les chiroptères ou chauves-souris (mammifères volants)
Pour voler il lui faut répondre à trois impératifs : être léger, avoir les muscles des ailes puissants et avoir une aile solide
Pour alléger l’animal on constate que les os sont creux avec des murailles peu épaisses. De puissants muscles s’insèrent sur un sternum élargi. Chez les oiseaux, il porte une crête médiane, le bréchet, qui renforce le dispositif En effet, nos autruches qui n’ont pas de bréchet ne volent pas.
Les membres antérieurs sont modifiés. La membrane de l’aile est soutenue par le quatrième doigt chez les ptérosaures, par les quatre doigts chez les chiroptères. Enfin, chez les oiseaux l’aile, soutenue par le deuxième doigt, est plantée de plumes : c’est la meilleure adaptation au vol.
Les insectes sont des arthropodes dont le corps comporte une tête, un thorax et un abdomen. Les premiers insectes apparaissent dès le Dévonien, il y a 380 millions d’années. Ils sont aptères, dépourvus d’ailes. Les premiers représentants ailés feront leur apparition au Carbonifère, période pendant laquelle on verra cette étonnante « libellule » de 70 cm d’envergure, Meganeura. La plus grande expansion des insectes viendra au Jurassique avec celle des plantes à fleurs.
Les insectes si nombreux aujourd’hui ( plus de 50% des espèces du monde vivant actuel), sont rares à l’état fossile car leur fossilisation est délicate. On les trouve dans des sédiments très fins et surtout dans l’ambre, cette résine fossile dans laquelle ils sont venus s’engluer.
LES FORAMINIFERES : UN MONDE A PART
Les Foraminifères représentent le groupe le plus important de microfossiles. Ce sont des êtres unicellulaires possèdent un test minéralisé. Caractéristiques des eaux salées ou saumâtres, ils sont soit benthiques (reposant sur le fond), soit planctoniques (flottant).
Vu leur abondance, leur variété et leur très large répartition, ils sont d’excellents moyens de datation des roches qui les contiennent.
Ils sont généralement d’une taille inférieure au millimètre mais quelques-uns peuvent atteindre 6 ou 7 centimètres de diamètre: ce sont de véritables monstres.
Ils se sont si bien développés dans les mers du passé qu’ils peuvent être à l’origine de la formation de roches comme le calcaire à millioles ou le calcaire à nummulites encore appelé dans le Bassin de Paris « pierre à liards ».
Tous les êtres vivants évoluent au cours du temps. Mais ils peuvent avoir une évolution : normale (sur plusieurs dizaines de millions d’années), rapide (sur quelques millions d’années), ou lente (sur plusieurs centaines de millions d’années).
Dans ce dernier cas, l’évolution est parfois si lente que l’on a l’impression qu’il n’y a aucune évolution. On parle alors de fossiles vivants.
Ainsi le Coelacanthe (Latimeria chalumnae) seul représentant vivant de la famille des crossoptérygiens ne fut connu à l’état fossile dans des nodules datés des terrains du Secondaire de Madagascar qu’en 1952 lorsqu’il fut pêché au large de l’Afrique du Sud. Depuis, plus de 70 exemplaires ont été péchés dans le Canal du Mozambique.
LES GRANDES CRISES BIOLOGIQUES
L’impact des dinosaures sur l’esprit du public et les polémiques sans fin sur la « vraie » cause de leur disparition occultent un problème beaucoup plus général et surtout plus important que sont les grandes crises biologiques.
En effet, on constate que depuis son apparition, la vie a connu un certain nombre de vicissitudes. On compte au moins cinq crises biologiques majeures pendant lesquelles les êtres vivants ont disparu en masse, laissant vides des niches écologiques qui ont été rapidement colonisées par d’autres groupes.
On connaît 5 grandes crises biologiques à la limite Ordovicien/Silurien (435 millions d’années), au Dévonien supérieur (355 millions d’années), à la limite Permien-Trias (250 millions d’années), à la limite Trias-Jurassique (200 millions d’années)et à la limite Crétacé/Tertiaire (65 millions d’années).
Devant cette stupéfiante énumération, on s’aperçoit que la crise Crétacé/Tertiaire n’est qu’une parmi d’autres et que la vie a été maintes fois soumise à des contraintes qui ont failli la faire disparaître presque complètement. On est alors bien obligé de relativiser les causes que l’on avance pour la dernière d’entre elles. Et l’on est tenté de faire appel non pas à une cause unique, mais à une addition de plusieurs facteurs qui furent alors déterminants.
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