RECONSTITUER L'HISTOIRE DE LA VIE SUR TERRE

Partie 3, Chapitre 7

RECONSTITUER L'HISTOIRE DE LA VIE SUR TERRE Intro : Les connaissances scientifiques actuelles indiquent que la Terre s’est formée il y a 4,6 milliards d’années (MMA) et que la vie est apparue il y a 3,5 milliards d’années. La découverte d’espèces fossiles aujourd’hui disparues montre que la vie n’a pas toujours existé sous sa forme actuelle.

Les espèces et les groupes présents sur Terre ont donc changé au cours du temps. ⇒ Comment la vie évolue-t-elle au cours du temps ? Investigation : • Trouver et « faire parler »les fossiles pour parvenir à les dater et les replacer dans la classification moderne afin de connaître leurs modes de vie et pouvoir ainsi reconstituer leur milieu de vie. • Comparer la vie à 2 périodes différentes pour vérifier et analyser cette évolution. • Replacer sur une échelle des temps cette évolution pour mieux connaître son rythme.

I Roches sédimentaires, archives géologiques de la vie : Activité 7.1 : Rappels (Pour se rafraîchir la mémoire, aller sur le site du collège, partie Mme Haesevoets, 3ème, chapitre 7, liens : Formation des roches sédimentaires, formation des fossiles. Rappels de 6ème : •

Les êtres vivants sont regroupés en espèce. Une espèce est un ensemble d'êtres vivants qui se ressemblent, se reproduisent et dont les petits peuvent à leur tour se reproduire.

Rappels de 5ème : •

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Les roches sédimentaires (ex : calcaire) se forment par dépôts successifs de sédiments en milieu aquatique (75% des roches sur notre planète sont des roches sédimentaires). Après disparition de l'eau, on obtient un sédiment dur. Les strates les plus anciennes se situent en-dessous, les plus récentes au-dessus. Les roches contiennent parfois des fossiles. Un fossile est un reste ou une trace d'être vivant. Il se forme par étapes successives : ◦ L'animal mort se dépose au fond de l'eau. ◦ Les parties molles disparaissent.

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◦ Les sédiments recouvrent l'animal. ◦ Les matériaux se transforment en roche (par échange de matière ou par moulage) Les paysages anciens peuvent être reconstitués en les comparant à des paysages actuels.

Rappels de 4ème : •

Les plaques lithosphériques sont animées de mouvements qui transforment la partie externe de la Terre.

Activité 7.2 : Détermination de 5 fossiles

Trilobite

Brachyopode

Fougère

Oursin

Rostre de bélemnite

Bilan : Un fossile est un reste ou une trace d'être vivant. On trouve les fossiles dans les roches sédimentaires. Activité 7.3 : Les fossiles parlent

Empreinte d'ammonite

Les ammonites sont des mollusques marins proches des calmars et seiches.

Reconstitution d'un paysage du Trias

Bilan : Les roches sédimentaires sont des archives géologiques : les fossiles qu'elles contiennent révèlent que diverses espèces et groupes d'êtres vivants se sont succédés et renouvellés au cours du temps. Les paléontologues ont, grâce à ces informations, reconstitué la vie au cours des temps géologiques. Groupe: ensemble d'espèces différentes ayant au moins un attribut (caractère) commun. (ex : les trilobites, les ammonites...)

II La vie dans les mers à deux périodes de l'histoire de la Terre : Activité 7.4 : Comparaison de 2 périodes géologiques : le Cambrien (-540 à -500 Ma) et le Jurassique (-150 à -135 Ma) Quelques fossiles observés dans des roches du Cambrien :

Hallucigenia

Wiwaxia

Opabinia

Anomalocaris

A partir de l'étude de ces fossiles, on a pu reconstituer le milieu de vie au Jurassique

Quelques fossiles observés dans des roches du Jurassique :

Ammonites

Crinoïde

Ichthyosaures

Reconstitution du milieu de vie au Jurassique

Bilan : La comparaison de la vie dans les mers à deux périodes différentes montre que divers groupes d’êtres vivants se sont succédés et renouvelés au cours de l’histoire de la Terre. De même à l’intérieur d’un groupe, les espèces se renouvellent progressivement. Depuis plus de trois milliards d’années, des groupes d’organismes vivants sont apparus, se sont développés et diversifiés, ont régressé et ont pu disparaître.

III Evolution de la vie sur Terre : le renouvellement des espèces et des groupes 1° Origine de la Terre et conditions d'apparition de la vie : La Terre s'est formée il y a environ 4,6 MMa. Des gaz et poussières se concentrent sous l'effet de la gravité. Au centre, la matière se condense et la température augmente au point d'atteindre la fusion nucléaire. Une étoile se forme : le soleil. En périphérie, il y a agglomération de poussières en sphères de quelques km de diamètre. Suite à des collisions successives, ces sphères augmentent de taille et deviennent les planètes.

Conditions sur la Terre juste après sa formation

Au départ, la Terre est très chaude (2000°C) et n'a pas d'atmosphère. Des météorites la bombardent.

Conditions sur la Terre, il y a 3600 millions d'années

Par la suite, elle se refroidit, ce qui permet la formation d'une croûte en surface . Le volcanisme intense libère des gaz qui vont former une atmosphère primitive (80-90% d'eau, 10-20% de CO2, 1 à 4% de N2, 0% d'O2). Le refroidissement s'accélère et permet la condensation de la vapeur d'eau de l'atmosphère en nuages (il fait nuit) puis en pluie, ce qui permet la formation d'un océan primitif. (-4,37 MMa) (Atm : 0% d'O2 mais moins de 10 % de CO2)

Activité 7.5 : Les conditions d'apparition de la vie sur Terre

Dans des roches sédimentaires marines (b), on trouve des fossiles, les stromatolites, qui semblent formés de couches concentriques.

On connait à l’heure actuelle, des constructions similaires notamment en Australie

La vie apparaît dans cet océan primitif (acide et sans 02) lorsque la température ne dépasse pas 90°C. Les premières bactéries (-3700 Ma) apparaissent, à l'abri des UV en provenance du soleil, et constituent les stromatolites. (-3500 Ma) Ces premiers êtres vivants produisent du dioxygène, ce qui bouleverse la composition de l'atmosphère et les conditions de vie sur Terre. (-1800 Ma : seuil pasteur atteint : 1% d'O2 ; -700 Ma : formation de la couche d'ozone (protection des êtres vivants du rayonnement UV) Bilan : Moins d’un milliard d’années après la formation de la Terre, des modifications de l’environnement ont permis l’apparition de la vie dans l’eau, il y a 3,5 MMa L’apparition de la vie (cyanobactéries) a permis à son tour l’apparition du dioxygène dans l’eau puis dans l’atmosphère. Ce changement a permis la diversification de la vie dans les océans puis sur les continents après la formation de la couche d’ozone

Les fossiles d'Ediacara (- 570 Ma) Ce sont les 1ers organismes pluricellulaires connus ; leur corps était mou. Découverts en Australie, ils ont vécu dans différents océans.

Activité 7.6 : Réalisation d'une frise chronologique Quelques évènements à retenir : Formation de la Terre : 4600 Ma Plus anciens fossiles connus (les stromatolithes) : 3500 Ma Premières traces d'animaux pluricellulaires (ex : méduse) : 650 Ma

Premiers êtres vivants (bactéries) : 3700 Ma Oxygène dans l'atmosphère : 1800 Ma Apparition de la coquille : 540 Ma

Premiers vertébrés : 500 Ma

Apparition des insectes : 450 Ma

Premiers végétaux terrestres : 430 Ma

Premiers animaux terrestres : 395 Ma

Apparition des reptiles : 345 Ma

Apparition des mammifères : 230 Ma

Apparition des dinosaures : 220 Ma

Apparition des oiseaux : 150 Ma

Premières plantes à fleurs :135 Ma

Premiers hominidés (Lucy) : 3 Ma

Bilan : Les groupes se succèdent au cours du temps. Les groupes des vertébrés sont apparus successivement.

s

2° Renouvellement des espèces et des groupes : a) Les crises : Activité 7.7 : Les crises majeures et l'évolution de la vie

Bilan : L'histoire de la vie a été marquée par des crises majeures de la biodiversité qui ont modifié son évolution. Ces disparitions sont toujours suivies par une explosion évolutive c'est à dire une diversification des expèces dans un groupe. Crise de la biodiversité : disparition brutale et simultanée de nombreuses espèces, voire de groupes entiers .

Ex : Dinosaures apparaissent il y a 220 Ma. Ils se diversifient : nombre max vers -100 Ma. Puis ils régressent et disparaissent il y a 65 Ma. Cette disparition est suivie par la diversification des mammifères et des oiseaux.

Bilan : On observe 5 crises biologiques majeures. Les extinctions massives Première extinction (85% des espèces marines disparaissent) Deuxième extinction (75% des espèces disparaissent dont les récifs il ne reste qu'une famille de trilobites) Troisième extinction (95% des espèces touchées : les trilobites disparaissent) Quatrième extinction (75% des espèces disparaissent, essentiellement des êtres vivants marins (cératites, nautiloïdes, poissons...)) Cinquième extinction (65% des espèces disparaissent : dinosaures, ammonites, plancton)

Date

440 Ma 370 Ma 250 Ma 200 Ma 65 Ma

b) Origine des crises : exemple de la crise survenue il y a 65 Ma 1ère hypothèse : volcanisme intense en Inde

En Inde, un volcanisme intense a eu lieu il y a 65 Ma. Il a produit d'immenses empilements de laves connus sous le nom de trapps du Dekkan. Ces laves, empilées sur 2400 m d'épaisseur, couvrent une surface plus grande que celle de la France.

Les gaz et poussières émis auraient obscurci le ciel pour de nombreuses années. Les rayons du soleil ne seraient plus parvenus sur la Terre : les plantes privées de soleil seraient mortes, les herbivores et secondairement les carnivores aussi.

2ème hypothèse : impact d'une météorite géante sur Terre

Le Meteor Crater, en Arizona, a été formé par l'impact d'une météorite. Le cratère mesure 1200 m de diamètre et sa profondeur est de 180 m. Il se serait formé il y a environ 25000 ans à la suite d'un impact d'une météorite d'environ 45 m de diamètre. La matière pulvérisée lor de l'impact est expulsée dans la haute atmosphère et a les mêmes effets que les poussières d'origine volcanique.

Il y a 65 Ma, une météorite géante de 10 km de diamètre a heurté la Terre à une vitesse supérieure à 10 km par seconde et a creusé un cratère de 200 km de diamètre. Le point d'impact est connu depuis 1991 : dans le golfe du Mexique, au large du Yacatan

L'énergie libérée (10000 fois celle de toutes les bombes nucléaires disponibles) pulvérisa les roches et projetta dans la haute atmosphère une telle quantité de poussières que le ciel s'assombrit pour des années. (Ce cratère n'est plus visible aujourd'hui : il est en grande partie en mer, enfoui sous les sédiments.)

Bilan : Ces crises de la biodiversité semblent liées à des événement géologiques exceptionnels ayant profondément transformés l'environnement et les milieux de vie à l'échelle de la planète.

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Aujourd'hui, une nouvelle crise biologique liée aux activités humaines. ⇒ 5 causes majeures identifiées : Fragmentation et destruction des milieux naturels Exploitation non durable d'espèces sauvages (surpêche, déforestation...) Pollutions Introduction d'espèces exotiques envahissantes Réchauffement climatique (entraîneraît une diminution de 15 à 37 % des espèces d'ici 2050) Cette crise entrainerait la disparition de la moitié des espèces d'ici un siècle. c) Le découpage des temps géologiques : ⇒ Pourquoi les géologues ont-ils placé à -250 Ma et à -65 Ma les limites entre Paléozoïque

et Mésozoïque et Mésozoïque et Cénozoïque ? ⇒ Pourquoi ont-ils placé à -560 Ma la limite entre le Précambrien et le Cambrien ? Bilan : Les grandes crises biologiques, associées à des évènements géologiques majeurs, sont utilisées pour subdiviser les temps géologiques en ères (ex : ère primaire qui prend fin avec l'extinction des trilobites) et périodes (ex : trias) de durées variables.

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Eres ou périodes

Durée

Précambrien

-4600 à -560 Ma

Cambrien

-560 à -500 Ma

Ere primaire

-560 à -250 Ma

Ere secondaire

-250 à - 65 Ma

Jurassique

- 205 à -130 Ma

Ere tertiaire

-65 à -3 Ma

Ere quaternaire

-3 Ma à aujourd'hui