Chapitre 1 : L'histoire de la vie sur la Terre

Aujourd’hui, il y a 7 milliards d’humains sur Terre, des milliards d'animaux, de végétaux, de micro-organismes bref, il y a une très grande biodiversité. 

D'où provient cette biodiversité ? Comment la vie est-elle apparue sur Terre ? Comment les espèces vivantes ont-elles évolué jusqu'aux espèces actuelles ? Autant de questions auxquelles nous allons essayer de répondre.

Pour s'y retrouver dans ce chapitre, il faut savoir que dans l'étude de l'histoire de la Terre :

- on compte le temps en milions d'années (Ma) ou en Milliards d'années (Ga)
- on compte le temps à l'envers (l'origine 0 Ma c'est aujourd'hui)
- on a donné des noms à certaines périodes (le Jurassique de -135 à -65 Ma)

La terre s'est formée il y a environ 4560 millions d'années (Ma) par collision et agglomération de particules célestes de plus ou moins grande taille. Au début de son histoire, la Terre est une sphère de matériaux en fusion, bombardée sans cesse par des météorites. Entre -4560 Ma et -4500 Ma s'effectue un dégazage de la Terre primitive et une enveloppe gazeuse se forme, constituant l'atmosphère primitive de composition chimique bien différente de notre atmosphère actuelle. La température à la surface de la Terre reste extrèmement élevée (environ 2000°C)

Puis, la partie superficielle de la Terre s'est progressivement refroidit (la température de surface est descendue à 90°C), permettant la formation d'une croûte externe solide. La vapeur d'eau s'est condensée et il a plu pendant des millions d'années, formant les océans. Les chutes de météorites se sont également raréfiées.

C'est dans ces conditions (température proche de 90°C) que la vie est apparue dans les océans. Les premières bactéries de sont formées (des traces fossiles de ces bactéries datés de 3,5 milliards d'années ont été retrouvées dans des roches arrondies qui semblent formées de couches concentriques, appelées stromatolites).

On retrouve encore actuellement des formations similaires dans certaines océans chauds (ex ci dessous: en Australie). 

L’observation des stromatolites actuels permet de comprendre leur formation. Ce sont des couches de calcaire déposées par des cyanobactéries.

Les stromatolites actuels sont édifiés par des bactéries filamenteuses du groupe des cyanobactéries. Elles contiennent des pigments chlorophylliens et, comme tous les organismes possédant de tels pigments, elles produisent du dioxygène lorsqu'elles sont exposées à la lumière. Les premières cyanobactéries sont datées de -3500Ma, et même si d'uatres organismes avec cellules à noyau et chlorophylle apparaissent, elles restent très longtemps les producteurs fondamentaux de dioxygène.

Bactéries à l'origine des stromatolites actuels (A et C) et structures observées dans des lames minces de stromatolites fossiles (B et D)

Les cyanobactéries fabriquent leur matière organique en utilisant du dioxyde de carbone, très présent dans l'atmosphère primitive. Ce phénomène s’accompagne d’un dégagement de dioxygène. Pendant des millions d'années, les cyanobactéries vont donc utiliser du dioxyde de carbone et produire du dioxygène, permettant son apparition tout d'abord dans l'eau puis dans l'air. La composition de l'atmosphère va donx progressivement changer.

La présence de dioxygène dans l'atmosphère est confirmée par la présence de sédiments rouges dans les roches. Les premières roches sédimentaires continentales rouges ont été datées de -2,2Ga. Leur couleur rouge est due à la présence d'ions ferriques (Fe3+) provenant de l'oxydation du fer. 

Par la suite la présence de dioxygène dans l’atmosphère va permettre la mise en place de la couche d’ozone. L’ozone est un gaz qui se forme à partir du dioxygène.

Les modifications des conditions de vie sur la Terre grâce au dioxygène produit par les cyanobactéries vont permettre dans un premier temps la diversification de la vie en milieu marin puis en milieu terrestre.

Remontons le temps et regardons la Terre à différentes époques...

I La biodiversité sur terre à différentes époques géologiques.

Pour comprendre la notion de fossile stratigraphique permettant de dater l'âge des roches, une animation à faire sur le site SVT44

Les deux sites suivants présentent des reconstitutions de paysages de la planète Terre à différentes époques. Ces reconstitutions ont été permises grâce à la découverte de fossiles à différents endroits du globe et à leur datation (voir programme de 5e : principe d'actualisme)

3e_A223e_A22 (1.4 Mo)

Ce qu'il faut retenir : Grâce aux roches sédimentaires, dans lequel sont fossilisés les êtres vivants (EV), on a découvert que depuis environ 3,5 milliards d’années (dates des 1èrs EV identifiés), ceux-ci ont beaucoup changés : des groupes d’organismes vivants sont apparus (comme les vertébrés), d’autres sont apparus puis ont disparus (cf. animaux « étranges» d’il y a 500Ma, qui ne ressemblent à aucun EV vivant actuels).

II L'histoire des espèces au sein d'un groupe

Pour comprendre comment les espèces vivantes se sont succédées sur Terre, prenons l'exemple d'un groupe aujourd'hui disparu : les ammonites.

Tu peux utiliser l'exercice en ligne du site SVT44 pour comprendre ce qu'est une ammonite et t'entraîner à maitriser le vocabulaire...

Le groupe des trilobites peut également nous apporter quelques informations : 

Ce qu"il faut retenir : Grâce aux fossiles, on peut reconstituer l’histoire d’un groupe. On peut distinguer 4 étapes dans l’histoire d’un groupe : 

- Apparitions du groupe : il y a peu d’espèce
- Phase de diversification : on observe beaucoup d’espèce différentes
- Phase de régression : diminution du nombre d’espèce
- Et parfois une phase d’extinction : le groupe disparait. C’est le cas pour les ammonites et les trilobites.

On peut se demander si ce qui est valable pour ces 2 exemples d'êtres vivants est également valable pour les autres groupes?

III les crises biologiques

On remarque qu'à certains moments, on assiste à une disparition d'un grand nombre d'espèces en même temps. Ces périodes d'extinction de masse sont appelées des Crises biologiques ou crises de la biodiversité.

Ce qu'il faut retenir : A certains moments dans l'histoire de la vie, on observe des crises de la biodiversité : c’est la disparition rapide et simultanée (en même temps) de nombreuses espèces voire de plusieurs groupes. Au cours des temps géologiques, l’histoire de la vie est une succession d’extinctions massives (de crises) suivies de période de diversification des groupes et des espèces. Il y a eu 5 crises biologiques majeures dans l’histoire de la vie : 

-435 Ma
-355 Ma
-250 Ma
-205 Ma
-65 Ma.

Quelle est l'origine de ces les crises de la biodiversité ? Prenons comme exemple la crise survenue il y a -65 Ma et à l'origine de la disparition (entre autres) des dinosaures et qui marque la fin de l'ère secondaire.

Deux découvertes géologiques viennent appuyer les théories des scientifiques : 

Conclusion : La succession des formes vivantes et des transformations géologiques ayant affectés la surface de la terre depuis son origine est utilisée pour subdiviser les temps géologiques en ère et en période de durée variable.

On appelle : 

- ère : division d’une grande durée des temps géologiques
- périodes : sous division des ères.

Pour aller plus loin, une vidéo et un QUIZ sur le site BrainPoP :