Trilobites dans les eaux de l'Ordovicien. © anibal, Adobe Stock
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Des indices sur les causes de la première extinction de masse sur Terre

ActualitéClassé sous :Géologie , océan , Biodiversité

Cinq grandes extinctions de masse jalonnent l'histoire de la vie sur Terre. Si les dernières crises, et en particulier celle du Crétacé-Tertiaire qui a vu s'éteindre les dinosaures il y a 65 millions d'années, sont intensément étudiées, les causes de la toute première extinction de masse sont encore mal comprises.

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La première extinction de masse est datée de 445 millions d’années (Ordovicien supérieur). Peu connue, elle a pourtant causé la disparition de 85 % des espèces marines, en particulier celles vivant sur les côtes et dans les zones peu profondes. À l'inverse de la crise Crétacé-Tertiaire qui a été très rapide, la crise de la fin de l'Ordovicien s'est étalée dans le temps. Elle aurait ainsi duré entre 0,5 et 2 millions d'années. Cependant, les causes de cette extinction sont encore mal connues. Pour mieux les comprendre, des chercheurs se sont intéressés aux conditions environnementales des océans, avant, pendant et après cette crise biologique majeure. Les résultats ont été publiés dans Nature Geoscience.

La fin de l’Ordovicien est marquée par un maximum glaciaire

La fin de l'Ordovicien est marquée par une vie foisonnante dans les océans : coquillages, éponges, trilobites, brachiopodes, crinoïdes... La disparition d'une grande partie de ces espèces serait liée à un épisode de glaciation ayant entraîné une baisse du niveau marin. C'est du moins l'hypothèse proposée pour le premier épisode d'extinction. Car la crise de l'Ordovicien se divise en deux pulses. Et les causes du deuxième épisode sont beaucoup plus troubles. Il pourrait notamment être associé à un événement anoxique, c'est-à-dire à une diminution drastique du taux d'oxygène dans l'eau de mer. Le taux d'oxygène dans les océans est en effet un facteur très important. Sa diminution vers des conditions d'anoxie déstabilise les écosystèmes, impactant sévèrement la vie marine. Pendant plusieurs décennies, les chercheurs pensaient que seul un épisode de réchauffement climatique pouvait engendrer une anoxie des océans. Mais de plus en plus d'études montrent que des climats froids peuvent également créer des conditions anoxiques.

Les trilobites font partie des espèces marines fortement impactées par la crise de la fin de l’Ordovicien. © Moussa Direct Ltd., Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Les chercheurs se sont donc penchés sur la composition géochimique des océans en se basant sur des échantillons de carbonates datant de la fin de l'Ordovicien. Leur but étant de retrouver la quantité d'oxygène présente dans l'océan pour différentes profondeurs.

Pas de conditions anoxiques en surface, mais en profondeur, oui !

Leurs résultats montrent qu'il n'y a pas de preuve d'un événement anoxique à cette période dans la tranche d'eau supérieure, là où vivaient la majorité des organismes impactés par la crise. Cette observation n'est pas réellement surprenante, car en période glaciaire, la surface des océans est généralement bien oxygénée, l'oxygène atmosphérique se dissolvant mieux dans des eaux froides.

Par contre, l'étude suggère qu'il y a bien eu un événement anoxique, mais qu'il est resté restreint aux niveaux profonds. Cette observation est cependant difficilement explicable par les modèles classiques concernant la distribution de l'oxygène dans les océans. En général, les événements anoxiques sont associés à des épisodes de réchauffement climatique induit par une intense activité volcanique. C'est d'ailleurs ce qui se serait produit lors de la crise du Permien, qui représente la plus importante extinction de masse de l’histoire de la Terre.

Tableau représentant les cinq grandes extinctions de masse associées aux variations de différentes données : température moyenne, teneur en CO2 atmosphérique, niveau marin, intensité du volcanisme et impacts météoritiques. © Spiridon Manoliu et Monica Rotaru, Wikimedia Commons, domaine public

Une circulation océanique perturbée

Dans le cas de la crise de l'Ordovicien, les chercheurs associent donc cette anoxie du fond océanique à un dérèglement de la circulation océanique globale. Les simulations numériques montrent en effet que le refroidissement du climat aurait engendré une perturbation de la circulation océanique, interrompant le flux d'eau de surface, riche en oxygène, vers les niveaux plus profonds.

Cependant, si ce changement d'oxygénation des océans a été notable, les scientifiques ne pensent pas qu'il puisse représenter le facteur principal ayant mené à l'extinction de masse de l'Ordovicien, car les eaux de surface, là où vivent la majorité des organismes, sont restées bien oxygénées durant cette période. La cause de la crise est donc à chercher d'un autre côté. Il est possible que le refroidissement du climat ait pu s'additionner à des modifications du cycle des nutriments, impactant la production primaire biologique. Mais les causes exactes restent à déterminer.

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