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Il y a 450 millions d’années, une bouffée d’oxygène permit l’explosion du vivant

Crédits : Washington University in St. Louis

Des chercheurs ont récemment établi un lien entre une augmentation des niveaux d’oxygène sur Terre il y a 455 millions d’années et l’explosion de la biodiversité opérée à cette époque, la nature profitant de ce surplus d’oxygène pour transformer la vie marine et développer de nouvelles espèces.

La première explosion de vie date du Cambrien (-542 à -488 millions d’années) avec l’émergence des principaux animaux actuels vivant dans les fonds marins. Mais ce fut durant l’Ordovicien, il y a entre 455 et 485 millions d’années environ, que la vie a réellement foisonné, avec une multiplication exceptionnelle du nombre d’organismes vivants sur Terre. Mais quels ont été les facteurs de cette expansion de la vie ? Une étude établit aujourd’hui un lien entre cette incroyable diversité du vivant avec une augmentation des niveaux d’oxygène sur la planète. Les résultats de ces travaux sont publiés dans Nature Geoscience.

« Nous avons fait un autre lien entre la biodiversité et les niveaux d’oxygène, mais cette fois pendant l’Ordovicien, où des niveaux d’oxygène plus élevés ont été atteints il y a environ 455 millions d’années », a déclaré Cole Edwards, professeur assistant en sciences géologiques et environnementales à Appalachian State University à Boone, aux États-Unis. « Il convient de souligner que ce n’était probablement pas la seule raison pour laquelle la diversification s’est produite à ce moment-là. Il est probable que d’autres changements — comme le refroidissement des océans, l’apport accru de nutriments dans les océans et les pressions exercées par la prédation — ont permis de diversifier la vie animale pendant des millions d’années ».

Il y eut en effet à cette époque l’apparition de diverses formes de vie marine, d’énormes changements dans les familles et les types d’espèces. La Terre subissait également de gros changements. Après l’éclatement de Rodinia, le supercontinent du Précambrien, la séparation des continents a en effet atteint son maximum à cette époque, avant de se regrouper de nouveau pour former la Pangée, au Permien, à la fin du Paléozoïque. Il y avait donc également beaucoup plus de mers peu profondes. Estimer ces niveaux d’oxygène est en revanche particulièrement difficile. Il n’y a en effet aucun moyen de les mesurer directement, et les machines à remonter le temps n’existent que dans la fiction.

Utilisant des approximations géochimiques, des données à haute résolution et des signatures chimiques conservées dans des roches carbonatées formées à partir d’eau de mer, les chercheurs ont néanmoins pu identifier une augmentation de l’oxygène durant l’Ordovicien moyen et tardif — et une augmentation rapide. Ils citent une augmentation de près de 80 % des niveaux d’oxygène où l’oxygène constituait environ 14 % de l’atmosphère durant le stade Darriwilien (Ordovicien moyen 460-465 millions d’années) et jusqu’à 24 % de l’atmosphère il y a 450-455 millions d’années.

« Cette étude suggère que les niveaux d’oxygène atmosphérique n’ont pas atteint et maintenu les niveaux modernes pendant des millions d’années après l’explosion cambrienne, qui est traditionnellement considérée comme le moment où l’atmosphère océanique était oxygénée », a déclaré Edwards. « Dans cette recherche, nous montrons que l’oxygénation de l’atmosphère et de l’océan peu profond a pris des millions d’années, et ce n’est que lorsque les mers peu profondes sont devenues progressivement oxygénées que les principales poussées de diversification ont pu avoir lieu ».

Les signatures chimiques qui ont servi de proxy pour le carbone inorganique dissous comprenaient des données provenant de contextes géologiques allant du Grand Bassin dans l’ouest des États-Unis, au nord et à l’est des États-Unis, en passant par le Canada, l’Argentine dans l’hémisphère sud, et en Estonie, dans l’hémisphère oriental. Les chercheurs tentent maintenant de savoir si l’augmentation de l’oxygénation a eu un effet direct ou passif sur la vie animale.

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