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L'extinction massive du Dévonien due à un manque d'oxygène

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Voici environ 372 millions d'années, les milieux marins de la Terre entière ont été touchés par l'événement anoxique de Kellwasser. Les scientifiques s'en doutaient grâce à des projections. C'est maintenant validé par des mesures réalisées sur des sédiments marins qui se sont déposés au milieu de l'océan Paléotéthys durant l'énorme crise biologique du Dévonien. 

Environ 75 % des espèces marines se sont éteintes durant la crise du Dévonien. Les coraux tabulés et les brachiopodes ont notamment été fortement affectés par les six événements biologiques qui se sont succédé durant cette période. © Mark A. Wilson, Wikimedia Commons, DP

À la fin du Dévonien, la Terre a connu la troisième plus grosse crise biologique de son histoire, à la suite de plusieurs extinctions de masse qui se sont succédé en seulement quelques millions d'années. De nombreuses espèces marines ont donc péri, principalement au sein des écosystèmes tropicaux. Selon Johnny Waters de l'Appalachian State University (États-Unis), ces événements ne sont pas liés à un volcanisme intense ou à une collision extraterrestre, mais bien à un facteur environnemental : la prolifération des végétaux sur les continents durant le Dévonien moyen (de -393 à -382 millions d'années).

L'atmosphère terrestre contenait alors près de 4.000 parties par million de CO2, soit environ dix fois la concentration actuelle. Il faisait donc chaud sur la planète. Or, les végétaux consomment le gaz carbonique durant la photosynthèse. Ainsi, leur développement terrestre a provoqué une diminution drastique de sa concentration atmosphérique, et donc une chute des températures. De nombreux organismes marins ne l'ont pas supporté. Comme si cela ne suffisait pas, la prolifération des végétaux a également engendré des phénomènes d'anoxie dans les milieux marins, probablement par eutrophisation. La production algale aurait été dopée par l'arrivée massive de matières organiques en provenance des continents.

L'un de ces événements, celui de Kellwasser, est précisément survenu à la limite entre le Frasnien et la Famennien, voici 372 millions d'années. Problème : les mesures qui témoignent de son existence ont été réalisées sur des sédiments prélevés sur d'anciennes marges continentales de la Laurussia, de la Siberia et du Gondwana. Sa portée réelle pose donc question. L'événement anoxique a-t-il par exemple affecté les écosystèmes marins au cœur même des océans, loin des masses continentales ? Le 13 décembre dernier, une réponse positive a été livrée au congrès d'automne de l'Union américaine de géophysique (AGU, pour American Geophysical Union) par Sarah Carmichael, une collègue de Johnny Waters.

Variation de la diversité biologique terrestre (en nombre de familles) au cours des 600 derniers millions d'années. Les drapeaux indiquent les cinq plus grandes crises biologiques de l'histoire de la Terre. © D’après J.-L. Hartenberger

Un événement anoxique avec une retombée mondiale

Pour le vérifier, les chercheurs se sont rendus dans la province chinoise du Xinjiang. Des prélèvements de roches ont alors été réalisés sur des sites fossilifères bien précis. Ils devaient être composés de sédiments qui se sont déposés avant, pendant et après l'événement de Kellwasser. Au Dévonien supérieur, les sites échantillonnés se situaient au sein d'un arc volcanique complexe qui s'est formé au milieu de l'océan Paléotéthys, là où la profondeur de l'eau était réduite.

Par la suite, des proxies géochimiques ont été recherchés au sein des échantillons, tandis que leur minéralogie et leur susceptibilité magnétique ont été passées en revue (recherche d'apatite biogénique, etc.). Les prélèvements ont notamment été datés par la méthode de l’uranium-thorium. Grâce aux données récoltées, l'événement de Kellwasser a été retracé dans ses moindres détails, ce qui démontre qu'il a bien affecté des zones éloignées des grandes masses continentales. Ainsi, les chercheurs ont validé sa portée globale en confirmant l'extrapolation faite à partir des résultats précédemment obtenus en Amérique du Nord et en Europe.

Ce n'est pas tout, puisque les scientifiques sont également parvenus à compiler des données sur un deuxième événement anoxique, celui de Hangenberg. Il est survenu à la fin du Famennien (- 359 millions d'années) et correspondrait à un « rebond » de l'événement survenu à la limite Frasnien-Famennien. Ainsi, nous avons maintenant la preuve que c'est bien toute la planète qui a été affectée par au moins deux des six événements biologiques qui se sont succédé durant la crise du Dévonien.

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