Crises biologiques et évolution de la biodiversité
La biodiversité fluctue au cours du temps géologique sous l'effet de deux processus opposés : la spéciation (apparition de nouvelles espèces) et l'extinction (disparition d'espèces). Le taux d'extinction de fond est faible et permanent.
On parle de crise biologique (ou extinction de masse) lorsqu'au moins 75 % des espèces disparaissent en un temps géologiquement court, touchant simultanément des groupes taxonomiques variés dans des milieux différents. Ces épisodes laissent des discontinuités stratigraphiques dans les archives fossiles.
- Fin Ordovicien (~443 Ma) : ~85 % des espèces marines disparaissent. Cause principale : glaciation intense et chute du niveau marin.
- Fin Dévonien (~372 Ma) : ~75 % des espèces. Cause principale : anoxie océanique et refroidissement climatique.
- Fin Permien (~252 Ma) : ~96 % des espèces marines — la plus grande crise connue. Cause : volcanisme des Trapps de Sibérie (émissions massives de CO2 et SO2).
- Fin Trias (~201 Ma) : ~80 % des espèces. Cause : volcanisme de la province magmatique de l'Atlantique Central (CAMP).
- Fin Crétacé — limite K-Pg (~66 Ma) : ~76 % des espèces, dont les dinosaures non-aviens. Cause : impact météoritique (cratère de Chicxulub, Mexique) et Trapps du Deccan.
Volcanisme intense (trapps) : les épanchements basaltiques géants libèrent du CO2 (réchauffement à long terme) et du SO2 (pluies acides, refroidissement à court terme), perturbant la photosynthèse et les chaînes alimentaires pendant des milliers à des millions d'années.
Impact météoritique : un astéroïde de grande taille (diamètre ≥ 10 km) projette des poussières dans la stratosphère, bloquant la lumière solaire → hiver d'impact, effondrement de la production primaire, collapse des réseaux trophiques. Les deux causes peuvent se cumuler (crise K-Pg).
Dans les deux cas, le mécanisme commun est l'effondrement de la production primaire (végétaux et phytoplancton), qui rompt la base des chaînes alimentaires.
Chaque crise laisse des empreintes identifiables dans les roches :
- Discontinuité fossilifère : disparition brutale de taxons dans une coupe stratigraphique.
- Anomalie en iridium : couche enrichie en iridium (rare dans la croûte terrestre, abondant dans les météorites) — découverte par Alvarez en 1980 à la limite K-Pg.
- Quartz choqué : grains présentant des lamelles de déformation planaires, formées sous des pressions > 10 GPa, signe exclusif d'un impact météoritique.
- Microtectites : sphérules de verre formées par la fusion de roches lors de l'impact.
- Variations isotopiques du carbone : chute du rapport $\delta^{13}\text{C}$ indiquant un effondrement de la productivité photosynthétique océanique.
- Repérer la discontinuité stratigraphique : dater la couche, identifier les groupes disparus.
- Inventorier les marqueurs géologiques présents : iridium, quartz choqué, trapps, variations isotopiques.
- Identifier la ou les causes à partir des marqueurs (impact météoritique, volcanisme, ou les deux).
- Reconstituer la chaîne causale : perturbation climatique → effondrement de la production primaire → collapse des réseaux trophiques.
- Analyser le renouvellement post-crise : niches écologiques libérées → radiation adaptative des groupes survivants.
- Confondre extinction de fond (lente, permanente) et extinction de masse (brutale, ≥ 75 % des espèces, polyphylétique).
- Croire que l'impact de Chicxulub est la seule cause de la crise K-Pg : les Trapps du Deccan ont joué un rôle complémentaire.
- La crise la plus massive est la fin du Permien (~252 Ma) — pas la crise K-Pg (~66 Ma), pourtant la plus médiatisée.
- Ne pas confondre la limite K-Pg (Crétacé-Paléogène, ~66 Ma) avec la limite Permien-Trias (~252 Ma).
- Oublier que les crises sont suivies de radiations adaptatives : elles renouvellent la biodiversité autant qu'elles la détruisent.