Archives fossiles

Définition du registre fossile

La disposition des fossiles dans les strates nous donne une idée des organismes qui existaient à tel ou tel moment de l'histoire géologique. D'autres types de fossiles, comme les insectes conservés dans l'ambre et les mammifères congelés dans la glace, fournissent également des informations utiles.

Fig. 1 - L'image de gauche est un motif de strates sur un corps de roches sédimentaires (faciès) en Italie. L'image en haut à droite est une surface stratale. L'image en bas à droite montre des ammonites trouvées dans ce faciès.

Comment les fossiles sont-ils datés ?

Les scientifiques utilisent les archives fossiles pour déterminer quand des événements importants ont eu lieu. Pour ce faire, ils datent les roches et les fossiles. Nous allons aborder deux méthodes courantes pour déterminer l'âge des fossiles :

Les strates sédimentaires

La séquence des strates sédimentaires nous indique l' âge relatif des fossiles : les fossiles trouvés dans les strates qui s'approchent de la couche inférieure sont de plus en plus anciens ; tandis que les fossiles trouvés dans les strates qui s'approchent de la couche supérieure sont de plus en plus jeunes.

La datation radiométrique

Ladatation radiométrique estime l'âge des fossiles en mesurant la désintégration des isotopes radioactifs .

Lestaux de désintégration sont exprimés en "demi-vie", c'est-à-dire le temps nécessaire pour que la moitié de l'isotope d'origine se désintègre en un nouvel isotope. Pour ce faire, on mesure le nombre d'isotopes désintégrés dans l'échantillon, puis on détermine le rapport entre le matériau d'origine et le matériau désintégré.

La datation radiométrique peut également être utilisée pour déduire l'âge des fossiles en échantillonnant les couches de roches volcaniques environnantes. En effet, les isotopes radioactifs environnants peuvent être piégés lorsque la lave se refroidit et se transforme en roche volcanique. Par exemple, si des fossiles sont pris en sandwich entre deux couches volcaniques - l'une estimée à 530 millions d'années et l'autre estimée à 540 millions d'années, alors les fossiles ont environ 535 millions d'années (Fig. 2).

Fig. 2 - Les fossiles peuvent être datés en prélevant des échantillons des roches volcaniques environnantes.

Les fossiles sont la preuve de l'évolution

Lasélection naturelle est un processus par lequel les individus ayant des traits qui les aident à survivre dans leur environnement sont capables de se reproduire davantage et de transmettre ces traits. Au fil du temps, la sélection naturelle entraîne un changement progressif des traits héréditaires d'une population d'organismes, un processus que nous appelons l'évolution.

Nous pouvons observer ces changements dans les archives fossiles. Nous allons ici discuter de quelques exemples.

Charles Darwin considérait les archives fossiles comme une preuve de l'évolution

Darwin a décrit l'évolution comme une "descendance avec modification". Cela signifie que différentes espèces partagent un ancêtre commun, mais évoluent dans des directions différentes.

Darwin a utilisé lesarchives fossiles pour prouver l'évolution. Plus précisément, Darwin a montré qu'à différents moments des temps géologiques, des espèces différentes sont apparues à mesure que les caractéristiques des espèces préexistantes changeaient progressivement . Il a soutenu que cette "descendance avec modification" se produisait grâce à la sélection naturelle.

Exemples de faits que les scientifiques ont appris sur l'évolution à partir des archives fossiles

Les archives fossiles ont aidé les scientifiques à retracer l'évolution des formes de vie sur Terre. Dans cette section, nous aborderons l'origine de la vie sur Terre, l'évolution des mammifères marins à partir des mammifères terrestres et l'extinction massive des espèces.

Première vie sur Terre : des tapis microbiens de cyanobactéries

Les archives fossiles montrent que les tapis microbiens de cyanobactéries, vieux de 3,5 milliards d'années, qui vivaient dans les sources chaudes et les cheminées hydrothermales, sont les premières formes de vie connues sur Terre. Les tapis microbiens sont des communautés de procaryotes structurées comme des feuilles multicouches. On trouve des tapis microbiens dans différents environnements, notamment dans les lagunes, les lacs et les estrans.

Les tapis microbiens fossilisés sont appelés stromatolites. Les stromatolites sont constitués de structures stratifiées formées par la précipitation de minéraux par des procaryotes. La figure 3 montre un échantillon de stromatolite du Paléoarchéen de l'Australie occidentale, le plus ancien fossile connu sur Terre.

Au cours des deux premiers milliards d'années de la Terre, seuls les organismes anaérobies pouvaient vivre. Les organismes anaérobies sont des organismes qui n'ont pas besoin d'oxygène pour survivre et se développer. L'apparition des cyanobactéries, qui sont des algues bleues capables de produire de l'oxygène, a permis à d'autres formes de vie d'évoluer sur Terre.

Fig. 3 - Il s'agit d'un échantillon de stromatolite provenant du Paléoarchéen de l'Australie occidentale.

L'émergence des cétacés

Les archives fossiles prouvent que les cétacés - un ordre de mammifères marins qui comprend les dauphins, les marsouins et les baleines (Fig. 5) - ont évolué à partir de mammifères terrestres comme les hippopotames (Fig. 4), les cochons et les vaches. Les fossiles montrent que les os du bassin et des membres postérieurs des ancêtres des cétacés disparus sont devenus plus petits au fil du temps, pour finalement disparaître complètement et se transformer en nageoires et en nageoires caudales.

Fig. 4-5. Les fossiles montrent que l'hippopotame (à gauche) est le plus proche parent vivant de la baleine (à droite).

Extinctions massives

Il y a cinq strates dans les archives fossiles où il semble y avoir une disparition soudaine et spectaculaire d'espèces, ce qui indique qu'il y a eu au moins cinq extinctions massives à ce jour. Une extinction massive est un événement au cours duquel plus de la moitié des espèces existantes disparaissent dans le monde entier. On pense que la sixième extinction de masse - appeléepériode de l'Anthropocène - adéjà commencé en raison des activités humaines .

Outre les preuves d'extinctions massives, les archives fossiles montrent également le temps qu'il a fallu pour que la biodiversité - la variation totale de la vie - se rétablisse. Les archives fossiles indiquent que le plus long rétablissement de la biodiversité a duré environ 30 millions d'années. Ces informations aident les scientifiques à prédire les taux d'extinction actuels et à proposer des mesures de conservation pour prévenir les extinctions causées par l'homme.

Des archives fossiles incomplètes et biaisées

Bien que les archives fossiles nous fournissent des données importantes, nous devons garder à l'esprit qu'elles sont incomplètes pour les raisons suivantes :

• De nombreux organismes n'ont pas été préservés sous forme de fossiles parce qu'ils ne sont pas morts dans les conditions propices à la fossilisation. En fait, la fossilisation est si rare que les scientifiques pensent que seulement environ 0,001 % de toutes les espèces animales ayant jamais existé sont devenues des fossiles.

• Même si des fossiles se sont formés, beaucoup ont été détruits par des événements géologiques.

• Même si les fossiles ont survécu à ces événements géologiques, de nombreux fossiles n'ont pas encore été découverts.

Pour ces raisons, les archives fossiles sont biaisées en faveur des espèces présentant les caractéristiques suivantes :

• Les espèces qui ont existé pendant longtemps.

• Les espèces qui étaient abondantes dans des environnements où les charognards ne pouvaient pas prendre ou détruire leurs restes.

• Les espèces qui avaient des coquilles dures, des os, des dents ou d'autres parties qui empêchaient leurs restes d'être détruits après la mort.

Les archives fossiles sont incomplètes et biaisées, mais elles sont cruciales pour notre compréhension de l'évolution. Pour combler les lacunes, les scientifiques continuent de rechercher des fossiles ainsi que d'autres preuves de l'évolution, notamment des données moléculaires.