Evolution Chap3

Les fossiles, témoins de l'évolution
Wanzi & Fabrizio

COMMENTAIRE GÉNÉRAL : Bon travail de caractérisation des fossiles, cela aidera à la lecture du chapitre qui aborde d'autres aspects. Encore quelques coquilles... Des illustrations sont indispensables. Alexandre Zimmerli 28 février 2010 à 22:22 (UTC)

Est-ce que Darwin avait des preuves pour appuyer sa théorie?

Une grande partie du génie de Darwin, se situe dans le fait que Darwin n'a pas eu de preuves physiques pour appuyer sa théorie. En effet, Darwin a même consacré un chapitre, nommé «L'insuffisance de documents géologiques» de l'Origine des espèces à se sujet. Par contre, les documents géologiques de l'époque semblaient être en faveur de la théorie de l'age de la terre de Lord Kelvin, un autre scientifique, qui estimait que la terre avait 100 millions d'années. Cette estimation était un problème pour Darwin, car sa théorie d'évolution des espèces avait besoin de temps beaucoup plus de temps. Les fossiles trouvés à l'époque ne soutenaient pas la théorie de Darwin et donc il est mort sans trouver de preuves pour appuyées sa théorie.

Qu'est qu'un fossile?

Les fossiles sont des empreintes, des traces ou des simples moulages d'organismes vivants, qui ont été conservés dans une roche sédimentaire. Tous les organismes vivants peuvent être fossilisés, mais les conditions nécessaires sont extrêmement rares donc il y a très très peu d'organismes qui sont fossilisés. C'est donc un événement exceptionnel.

L'importance des fossiles est qu'ils préservent les traces de vie pendant des périodes de temps excessivement longs, des milliers voir des millions d'années. Les fossiles sont des témoins des mondes disparus et sont la preuve la plus évidente d'une longe histoire de la vie.

• Pourquoi les fossiles sont-ils si rares ?

Pour que la fossilisation puisse avoir lieu, il faut assembler plusieurs agents, deux très importants sont les agents biologiques et les agents atmosphériques. l'organisme doit être protégé des différents facteurs de destruction. Par exemple, il faut que l'organisme se décompose dans un milieu anoxique, c'est important, car il faut pouvoir préserver les parties légèrement minéralisées et qui possèdent des parties molles. La décomposition est la cause majeure de la perte d'information sur les fossiles et la minéralisation est le seul processus qui permet de ralentir la décomposition. Les fossiles étant, en général dans les fonds marins, il faut attendre que les eaux se retirent ou que les couches remontent à la surface afin de trouver les fossiles. Il y a surement beaucoup de fossiles enfouis dans les fonds marins qui nous sont pour l'instant inaccessibles.

Les fossiles sont créés à partir d'un long processus appelé la fossilisation. Il existe plusieurs types de fossilisation:

• La sédimentation:

L’organisme est détruit et lors de sa destruction, du calcaire remplace la mate de l’organisme.Les roches en milieu marin se forment à partir d’êtres vivants. Ces êtres vivants sont nommés plancton. Le plancton possède un squelette calcaire fabriqué à base du calcium dissout dans l’eau. De cette façon, le calcium fait partie de la formation d’une nouvelle matière qui est le calcaire aussi connu comme le carbonate de calcium. Le calcium est très soluble dans l’eau de mer. A la mort de ces êtres vivants microscopiques, leur squelette de calcaires tombe sur le fond et s’y accumule. Ils forment un sédiment d’origine biochimique.

Au cours du temps, les sédiments s’accumulent, superposés. Leur tassement entraîne une perte d’eau. Les sédiments sont peu à peu transformés en roches sédimentaires cohérentes et compactes. Au fur et à mesure, ces couches de roches sédimentaires ou strates s’empilent.

• La minéralisation :

La matière organique va progressivement se transformer en matière minérale. Quant un organisme subit l'action d'eaux riches en sels minéraux deux phénomènes peuvent apparaître. Soit ce sont les parties molles qui vont se minéraliser (formant ainsi une sorte de moule interne de l'animal), soit les parties durent. La minéralisation va donc permettre une excellente conservation, car les parties fragiles vont devenir très résistantes. Il s'agit du mode de fossilisation le plus couramment rencontré.

La carbonisation. Cela concerne davantage le monde végétal et consiste en une forte baisse des teneurs en oxygène et en azote de la plante au profit du carbone. Cette baisse est consécutive à l'attaque, dans la cellulose, de bactéries anaérobies. Plus le temps est long, plus il y a de carbone.

(Voir Annexe 2)

Datation des fossiles

On distingue deux méthodes pour dater les fossiles : la datation relative et la datation absolue.

• Datation relative :

On peut estimer la date d'un fossile grâce à la couche de roche dans laquelle il se trouve en se servant d'autres fossiles comme repères : des ammonites, du plancton fossile, du pollen et des dents de micromammifères. On peut aussi analyser la composition chimique de la roche ou le magnétisme. En corrélant les couches entre elles, on peut donner un âge aux couches qui nous intéressent. On pourra alors dire que cette couche et donc ce fossile viennent de l'âge crétacé. Voici différents types de datation relative :

La stratigraphie :

La stratigraphie est l'étude des strates. Les strates sont les couches sédimentaires qui, au fur et à mesure du temps, se superposent les uns sur les autres. Cette méthode repose sur deux principes. Le principe de superposition, plus les couches horizontales sont au-dessous des autres, le plus elles sont anciennes. Et le principe de continuité, lorsqu’on identifie une couche horizontale qui date d’une certaine époque, elle a toujours le même âge sur toute son étendue. Il peut arriver qu’une couche ne soit pas horizontale, alors elle a dû subir des déformations après son dépôt.

La Biochronologie :

Cette méthode consiste à relater la date des fossiles suivant leurs degrés d’évolution ou en les associant avec d’autres animaux identifiés. L'histoire de la Terre est composée de différents chapitres, chaque chapitre correspond à une époque, et donc il possède des acteurs (faune et flore) qui lui sont propres. Si une époque identifiée correspond aux attributs qu’on trouve sur un fossile alors c’est qu’il appartient à cette époque.

• Datation absolue :

On va prélever de la roche de la couche où se trouvait le fossile et on mesure les proportions de particules issues de la radioactivité. Les éléments utilisés pour la datation changent en fonction de l'âge de la roche. En effet, le fameux carbone 14 ne permet de dater que les roches et les fossiles vieux de 100 et 50'000 ans. Si la roche est plus vieille, il faudra changer d'élément pour pouvoir la dater. On utilisera alors la combinaison d'éléments : potassium-argon et uranium-plomb. Voici quelques méthodes de datation absolue :

La Radioactivité :

Il est possible de calculer l’âge des roches, des fossiles ou encore des produits de l'activité humaine grâce à la radioactivité, parce que tous ces éléments possèdent une dose naturelle de radioactivité émise par certains atomes ou isotopes. Ces atomes (ou isotopes) se désintègrent et forment d’autres éléments plus le temps passe et de manière très régulière. Donc on peut calculer la quantité de matière radioactive et ainsi savoir l’âge exact de l’objet ou de l’être vivant. Cette méthode marche avec plusieurs éléments moléculaires radioactifs notamment le carbone 14

La thermoluminescence :

Cette méthode consiste à calculer l’âge de la matière grâce à la chaleur et un certain type de rayonnement. En effet, certains minéraux et certaines roches sont capables d’absorber l'énergie des rayonnements ionisants, lorsqu’ils ont été chauffés à haute température. Donc, l’énergie se trouve stocker dans matière et il est possible de calculer son âge, en la chauffant à 500 °C et en mesurant le rayonnement émis pour savoir quel temps à écoulé entre deux opérations de chauffe.

Le Paléomagnétisme :

Le pôle Nord magnétique change de position au cours du temps. Des chercheurs ont étudié ces variations et ils ont pu établir une chronologie de déplacement de 100 millions d'années. Cela est utile, car les parties ferromagnétiques d'une roche s'orientent en fonction des champs magnétiques terrestres lors de la solidification. De cette façon, elles gardent une trace de la position du pôle Nord au moment où elles sont solidifiées.

Pourquoi les fossiles sont-t-ils si importants?

Les fossiles sont importants parce qu’ils donnent une quantité d’information phénoménale sur l’histoire de la vie. Il possible d’apprendre tellement de choses en observant la structure anatomique d’un fossile. Les paléontologues peuvent déterminer la morphologie d’un ancien animal à partir d’une patte ou d’un bout de la tête…, grâce à cela ils peuvent déterminer si l’animal est herbivore ou carnivore, ou bien où il vivait à sont époque (dans l’eau, dans le désert) et en comparant avec d’autres espèces de la même strate, il est possible de relevé beaucoup d’information sur les interactions entre espèces à l’époque. Les fossiles peuvent aussi contenir du collagène, il est possible de tirer beaucoup d'information à partir de ce gène, mais il est très rare de trouver du collagène sur un fossile.C’est pour cette raison que le terme de témoin du passé est si approprié pour les fossiles, car elles donnent une vision de leur époque, le champ et la netteté de cette vision dépendent de la qualité et de la quantité de fossiles qu’il est possible d’assembler.

Quel est le rapport entre les fossiles et la théorie de l'évolution?

Les fossiles sont d’une importance capitale pour comprendre et démontrer la théorie de l’évolution des espèces. Les paléontologues comparent les fossiles, qui des anatomies analogues, mais qui proviennent de différente strate et donc de différente époque. Les fossiles sont les preuves matérielles de l’évolution des espèces.

Darwin et l'âge de la Terre

Darwin avait à l'époque un différent avec la paléontologique, en effet Lord Kelvin estimait l'âge de la terre a environ 100 millions d'années ce qui selon Darwin était impossible vu l'évolution et la diversité de la vie. Ce n'est qu’en 1955 que Clair Patterson estimera la véritable âge de la terre qui est de 4.5 milliards d'années. Ce chiffre beaucoup plus juste confirme l'intuition de Darwin. Cette découverte permet surtout aux géologues d'édifier une échelle géologique et stratigraphique en utilisant les fossiles retrouvés dans les différentes couches. On pourra donc repérer l'apparition et la disparition de différentes espèces au cours du temps et l'on a conscience que 99% des espèces ayant vécu sur terre ont aujourd'hui disparu et que les fossiles que nous avons récupérés ne représentent qu'une infime partie des espèces qui étaient présentes. Malgré tout, les fossiles nous ont permis de retracer les différentes étapes de l'histoire de la vie.

Qu'est-ce qu'une extinction?

Une extinction est une réduction de la biodiversité due à l'élimination d'une ou plusieurs espèces. Les fossiles sont des témoins des espèces disparues, donc peu importe la cause de la disparition (naturelle, humaine...) tant qu'une espèce disparait, c'est une extinction.

Pourquoi les extinctions sont considérées comme un bruit de fond de l'évolution?

Les organismes que nous connaissons aujourd'hui ont dû se développer continuellement pour parvenir jusqu'à nous afin de s'adapter à des conditions de vie changeantes (par exemple : le climat). Ces changements constants ont fait que de nombreuses espèces se sont éteintes, car elles n'étaient pas adaptées aux nouvelles conditions de vie. Notons toutefois que ces disparitions sont nécessaires au développement des lignées suivantes. Ce processus débouche principalement sur un changement de phénotype plus adapté aux nouvelles conditions de vie. Nous voyons donc que les lignées sont en constante évolution. Si une espèce est remplacée par une autre, la cause principale est très souvent l'adaptation. La nouvelle espèce n'est pas plus performante ou meilleure, elle a su mieux s'adapter au milieu ??? exploite plus efficacement le milieu que l'espèce précédente. Il s'agit donc purement de sélection naturelle : une espèce remplace la précédente, car elle est mieux adaptée.

Pourquoi la supériorité n'est que conjoncturelle?

La supériorité d'une espèce est déterminée par sa survie. Le mieux une espèce s'adapte aux modifications de son milieu, le plus elle est « supérieur ». C'est exactement le concept de la sélection naturelle.

Que nous apprend l'étude du phénomène d'extinction?

Il nous apprend plus sur les différentes étapes de l'histoire de la Vie de la Terre. Il nous qu'a certain moment de l'histoire, certaines espèces n'étaient plus adaptées aux conditions et ont donc disparus au profit d'espèces qui elles ont su s'adapter et se sont développé après la disparition des espèces dominantes qui les précédaient. Nous pouvons aussi voir que les espèces qui disparaissent laissent peut-être la place à des espèces similaires, mais avec un phénotype plus adapté. Cette étude peut aussi mettre en évidence des grands changements climatiques sur la Terre, car il faut un grand changement pour entrainer une extinction.

Qu'est-ce qu'une extinction de masse ?

Une extinction de masse est une disparition de plusieurs espèces, terrestres et marines, au même moment. L'extinction de masse la plus connue est celle des dinosaures. Nous comptons cependant que depuis le Cambrien (il y a 540 millions d'années)il y a eu 5 disparitions de masse où de grands nombres d'animaux terrestres et marins ont été rayés de la carte. Les fossiles ne nous donnent malheureusement pas assez d'indices pour pouvoir déterminer quelle a été la cause de telle extinction. Nous ne pouvons qu'émettre des hypothèses comme la chute de météorites qui a provoqué la disparition des dinosaures, ammonites et rudistes (voir Annexe 4). Il faut tout de même rajouter que toutes les espèces ne sont pas touchées et que certaines passent la crise facilement alors que d'autres s'éteignent. Nous pouvons émettre l'hypothèse qu'il s'agit d'un "tri de la nature " afin que les seules espèces qui puissent continuer à vivre soient celles qui s'adaptent le plus rapidement. Les cinq extinctions de masse depuis le Cambrien sont :

L'extinction du Cambrien : la première extinction des espèces macroscopiques (environ 85 % des espèces disparues).

L'extinction de l’Ordovicien : probablement dû à une grande glaciation.

L'extinction du Dévonien : grande disparition de plusieurs animaux et végétaux (environ 75 % des espèces).

L'extinction du Permien : l'extinction qui a causé le plus grand nombre de disparition d'espèce (environ 95 % de la vie marine et 70 % de la vie terrestre).

L’extinction du Crétacé : l'extinction la plus connue, car elle a causé la disparition des dinosaures (entre autres).

Ces extinctions ont l'avantage de permettre à d'autres espèces d'émerger et de se développer. Les mammifères qui n'étaient d'abord que de tout petits animaux vont après l'extinction des dinosaures se développer rapidement (certains pèseront alors quelques centaines de kilos). Certains scientifiques parlent aujourd'hui de la 6ème grande extinction à cause de nombre croissant d'espèces disparaissant depuis l'expansion de l'homme.

Aujourd'hui et la sixième extinction?

Les scientifiques parlent de sixième extinction, car depuis la prolifération des hommes les espèces animales sont en train de diminuer. En effet, notre expansion et la pollution ont déjà entrainé la disparition de nombreuses espèces végétales et animales. Mais les hommes favorisent certaines espèces et leur permettent de proliférer, pour son usage. Il va même jusqu’à modifier ces espèces afin qu'elles soient meilleures. Les grandes extinctions sont en général suivi de période d'apparition d'espèces ce qui n'est pour l'instant pas le cas. Cependant, le temps d'étude est trop court par rapport aux autres extinctions, il reste donc encore un espoir.

Comment définir un fossile de transition?

Les fossiles de transition nous montrent la continuité du vivant. On distinguera deux types de fossile de transition :

• Le fossile de nouvelles espèces ayant colonisé un milieu jusque-là inexploré et différent du milieu de base. L'exemple le plus typique est la sortie des eaux des vertébrés à partir d'ancêtre poisson ou la conquête des airs par les vertébrés.

• L'ensemble des fossiles d'espèces qui varient dans le temps. Par exemple les fossiles des hominidés et les espèces actuelles du groupe.