Depuis sa formation, il y a 4,6 milliards d’années, la Terre a subi de nombreuses transformations qui ont profondément modifié les conditions de vie à sa surface.L’évolution de la vie et l’histoire de la Terre semblent donc très liées.
Problématique : Quelles sont les relations entre l’histoire de la Terre et l’évolution de la vie ?
Investigation :
- comparer les conditions physico-chimiques sur Terre lors de sa formation (- 4,6 milliards d’années) et lors de l’apparition de la vie (-3,5 milliards d’années) afin de connaître les transformations qui ont permis cette apparition de la vie.
- rechercher si des évènements géologiques (histoire de la Terre) sont à l’origine des crises biologiques où l’évolution s’accélère (histoire de la vie).
I) L’apparition de la vie sur Terre
La comparaison des conditions physico-chimiques présentes sur la terre entre 4,6 et 3,5 milliards d’années permet de rechercher les transformations de la Terre favorables à l’apparition de la vie.La planète Terre, il y a 4,6 milliards d’années
La planète Terre, il y a 3,5 milliards d’années
De nombreuses modifications ont affecté la Terre entre 4,6 et 3,5 milliards d’années.
Durant 1 milliard d’années, le bombardement météoritique diminue, une croûte externe solide se forme, la température diminue (moins de 90°C), la composition de l’atmosphère change et les océans se forment par condensation de la vapeur d’eau.
Ces transformations vont permettre l’apparition de la vie.
La vie apparait alors dans les océans, comme en atteste les fossiles les plus anciens présents dans des roches datées de 3,5 milliards d’années.
En effet, l’eau bloque les rayons ultraviolets, nocifs pour la vie, qui s’abattent sur Terre à cette époque.
Par contre sur les continents, aucune vie n’est présente car l’atmosphère est dépourvue de dioxygène et surtout, en l’absence de la couche d’ozone, les rayons ultraviolets ne sont pas filtrés et empêchent toute vie.
Dans des roches sédimentaires marines, on trouve des fossiles « bizarres », les stromatolites, qui semblent formés de couches concentriques.
Les stromatolites
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On connait à l’heure actuelle, des constructions similaires notamment en Australie
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L’observation des stromatolites actuels permet de comprendre leur formation. Ce sont des couches de calcaire déposées par des cyanobactéries.
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Les premiers êtres vivants ont donc été des cyanobactéries. Elles sont apparues dans les océans primitifs (température 90°C, absence de dioxygène).
Ces cyanobactéries fabriquent leur matière organique en utilisant du dioxyde de carbone. Ce phénomène s’accompagne d’un dégagement de dioxygène.
Les cyanobactéries vont pendant très longtemps produire du dioxygène et permettre son apparition dans l’eau puis dans l’air.
Ceci va progressivement modifier la composition de l’atmosphère.
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La présence de dioxygène dans l’atmosphère à partir de -2,3 milliards d’années est confirmé par la présence de sédiments rouges.
Par la suite la présence de dioxygène dans l’atmosphère va permettre la mise en place de la couche d’ozone. L’ozone est un gaz qui se forme à partir du dioxygène.
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Les modifications des conditions de vie sur la Terre grâce au dioxygène produit par les cyanobactéries vont permettre dans un premier temps la diversification de la vie en milieu marin.
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Par la suite, le passage du dioxygène dans l’atmosphère et la mise en place de la couche d’ozone qui filtre les rayons ultraviolets nocifs vont permettre l’apparition de la vie sur les continents vers -450 millions d’années.
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Moins d’un milliard d’années après la formation de la Terre, des modifications de l’environnement ont permis l’apparition de la vie dans l’eau, il y a 3,5 milliards d’années.
L’apparition de la vie (cyanobactéries) a permis à son tour l’apparition du dioxygène dans l’eau puis dans l’atmosphère. Ce changement a permis la diversification de la vie dans les océans puis sur les continents après la formation de la couche d’ozone
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II) Evénements géologiques et évolution de la vie
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L’histoire de la vie a ensuite été marquée par des crises majeures de la biodiversité qui ont modifié son évolution.
La crise majeure de la biodiversité qui s’est produite à la limite entre le secondaire et le tertiaire est l’une des cinq crises connues ayant affecté un grand nombre de groupes sur l’ensemble de la Terre.
Cette crise transforma de façon profonde la composition des écosystèmes, et eu de ce fait une influence considérable sur le déroulement ultérieur de l’évolution.
En effet, il y a 65 millions d’années, on observe l’extinction de nombreux groupes d’êtres vivants dans les océans et sur les continents.
Voici quelques groupes disparus il y a 65 millions d’années :
Il faut donc rechercher les causes de cette crise.
De nombreuses explications ont été avancées mais deux évènements géologiques majeurs paraissent aujourd’hui admis par les scientifiques :
Première hypothèse : la chute d’une énorme météorite
La découverte d’un cratère de 200 Km de diamètre, au Mexique, dans des roches datés de 65 Ma, indique la chute d’une énorme météorite à cette époque.
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Deuxième hypothèse : un volcanisme intense
La découverte d’un empilement de roches volcaniques important (1700 à 2400 m de hauteur) en Inde, sur une superficie équivalente à celle de la France, témoigne d’un épisode volcanique intense, il y a -65 Ma.
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L’observation de phénomènes comparables plus récents mais d’une intensité beaucoup plus faible permet de comprendre comment ces 2 évènements géologiques majeurs ont pu conduire à la disparition de grands groupes d’êtres vivants.
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Tout semble indiquer que la chute d’une météorite ou un volcanisme exceptionnel ou la conjonction des deux évènements peut être à l’origine de l’extinction de nombreux groupes d’êtres vivants, il y a -65 Ma.
Ces évènements peuvent engendrer de nombreuses conséquences sur l’environnement :
conséquences d’un impact météoritique :
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conséquences d’une éruption volcanique :
.Le scénario actuel est donc le suivant : un évènement géologique majeur (chute d’une énorme météorite et/ou volcanisme exceptionnel) entraînent la libération de quantités énormes de poussières et de gaz éjectées dans l’atmosphère.
Ce voile opaque va entourer la Terre et entraîner pendant plusieurs années une diminution de l’ensoleillement sur la Terre et une diminution de la température avec une régression du niveau de la mer.
Ces modifications profondes de l’environnement vont à leur tour avoir des répercussions sur le peuplement végétal et animal.
En effet, une diminution importante de la photosynthèse va se produire chez les végétaux verts qui constituent le premier maillon des chaînes alimentaires.
Cette diminution de la quantité de végétaux verts va perturber les chaînes alimentaires avec pour conséquences la disparition des grands herbivores puis des grands carnivores.
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L’histoire de la vie a été marquée par des crises majeures de la biodiversité où s’accélère l’évolution (extinction de masse suivie d’une explosion évolutive).
Ces crises de la biodiversité semblent liées à des événements géologiques exceptionnels ayant profondément transformé l’environnement et les milieux de vie à l’échelle de la planète.
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III) Le découpage des temps géologiques
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Tous les évenements géologiques étudiés et toute l’histoire de la vie peuvent être replacés sur une frise chronologique.
Celle-ci construite tout au long de ce chapitre aboutit au résultat suivant :
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La vie est apparue, il y a 3,5 milliards d’années dans les océans puis s’est diversifiée progressivement pour donner des organismes unicellulaires puis des organismes pluricellulaires marins (-580 Ma).
La vie par la suite va se développer sur les continents (-400 Ma) puis va être soumise à de grandes crises.
Cette histoire de la vie (crises datées de -435Ma, -355Ma, -250Ma, -205Ma et -65Ma) et certaines transformations géologiques vont être utilisées pour subdiviser les temps géologiques en ères et en périodes
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Ainsi des grands groupes d’êtres vivants vont se succéder
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L’apparition de la vie et son évolution progressive ponctuée de nombreuses crises coïncident avec des événements géologiques majeurs.
L’histoire de la vie et les transformations de la Terre sont donc très liées et peuvent être replacées sur une frise chronologique.
La succession des formes vivantes et les transformations géologiques sont utilisées pour subdiviser les temps géologiques en ères et en périodes de durée variable.
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