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Posté par Redbran le Samedi 20/01/2018 à 12:00
Extinction du Dévonien: les chercheurs découvrent à quel rythme les océans sont devenus hostiles à la vie
Une équipe de géologues allemands, belges, américains et chinois a examiné les cycles climatiques dans différentes successions rocheuses pour déterminer le moment précis de l'extinction du Dévonien. Leurs résultats, publiés dans Nature Communications, permettent de savoir à quelle vitesse (On distingue :) les océans sont devenus hostiles à la vie (La vie est le nom donné :) au cours du Dévonien.


Dans l'histoire de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est...), les géologues distinguent cinq phénomènes d'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs...) de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) particulièrement graves. L'extinction massive (Le mot massif peut être employé comme :) du Dévonien en fait partie et s'est produite il y a 374 millions d'années, soit plus de 300 millions d'années avant l'impact d'astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la différence d’une comète,...) qui a fait disparaître les dinosaures. Le Dévonien était une période très particulière: les grands poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à...) régnaient sur les océans et les récifs coralliens étaient florissants, mais il n'y avait pas encore de grands animaux sur terre. Selon David De Vleeschouwer, géologue au MARUM (Centre des sciences de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...) marin de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Brême), "le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie qui...) du Dévonien correspondait à un état de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou le plaisir de l'homme...) extrême, avec beaucoup plus de CO2 dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) qu'aujourd'hui." Cependant les scientifiques ne savaient pas exactement quand et à quel rythme la Terre était devenue inhospitalière à la vie au cours de l'extinction massive du Dévonien.


Steinbruch Schmidt (Bad Wildungen): expression sur le terrain, au sein des successions rocheuses de l'extinction massive du Dévonien. L'évènement d'extinction est marqué par des niveaux de schistes noirs (indiqués par le marteau (marteau peut faire référence à :) de géologue) qui interrompent la succession continue de calcaires marins.

Pour des raisons encore débattues par les scientifiques, les océans sont devenus pauvres en oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) lors de l'extinction massive du Dévonien. "Cet événement a étouffé la majeure partie de la vie dans l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.), et les récifs coralliens dévoniens en ont été parmi les principales victimes", explique Anne-Christine Da Silva (Unité de Recherches Geology - Faculté des Sciences) de l'Université de Liège. La cause principale de l'extinction est un sujet qui reste très débattu en géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos, « parole », « raison »), est la science qui traite de la...) car il n' y a pas de preuve irréfutable présentée comme le déclencheur (En programmation procédurale, un déclencheur (trigger en anglais) est un dispositif logiciel qui provoque un traitement particulier en fonction d'événements prédéfinis. Par extension, c'est...) de ce massacre sous-marin (Un sous-marin est un navire capable de se déplacer dans les trois dimensions, sous la surface de l'eau ; il se distingue ainsi des autres bateaux et navires qui se déplacent dans deux dimensions et...). En fait, le niveau d'oxygène dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) océanique a chuté deux fois au cours de l'extinction. Les géologues le savent grâce aux niveaux de schistes noirs qui permettent de retracer les intervalles de cette extinction en examinant des successions rocheuses autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent...) du globe. Ces deux niveaux de schistes noirs sont riches en composants organiques parce qu'il n'y avait pas assez d'oxygène pour que la matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux, ou...) se décompose, ni pour que les organismes sous-marins puissent respirer.

David De Vleeschouwer et son équipe ont utilisé une technique appelée la cyclostratigraphie qui est un véritable chronomètre géologique. "Nous avons combiné des informations provenant de coupes géologiques couvrant l'extinction dévonienne de Belgique, de Pologne, de Chine, du Canada et des États-Unis. Dans toutes ces coupes, nous avons pu remarquer les effets engendrés par l'excentricité (Cet article décrit l'excentricité en mathématiques et en psychologie.) de l'orbite terrestre (Une orbite terrestre est une orbite située autour de la Terre. La Lune, le seul satellite naturel de la Terre, est située sur une orbite terrestre. Les satellites artificiels sont...) autour du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...)." Lorsque l'excentricité est faible, la Terre tourne autour du Soleil sur une orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) proche d'un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur de cette...) parfait, mais lorsque l'excentricité est plus élevée, l'orbite devient beaucoup plus elliptique. Ceci a pour conséquence des disparités très fortes de la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer...) d'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau et du vent. Le...) reçue par la Terre en hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) et en été. Les changements de l'excentricité orbitale se font selon des périodes fixes de 100 000 et 405 000 ans.


L'excentricité de l'orbite terrestre se modifie suivant un rythme régulier, oscillant selon les périodes entre cercle parfait et configuration elliptique. Cette image n'est pas à l'échelle.

Les auteurs ont identifié ces cycles et utilisé la durée de ces cycles pour calculer celle entre les deux niveaux de schistes noirs, et ils ont découvert que le deuxième épisode de faible niveau d'oxygène avait commencé 600 000 ans après le premier. Ce résultat est la première mesure temporelle précise de cet épisode essentiel de l'évolution de la vie sur Terre, et il s'est avéré beaucoup plus court qu'estimé. Par ailleurs, l'équipe scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) a remarqué que l'extinction coïncidait avec une période prolongée de faible excentricité de l'orbite terrestre. Cela signifie que celle-ci a été presque circulaire pendant plusieurs dizaines ou centaines de milliers d'années, donnant lieu à des climats relativement stables. Ces climats invariables ont engendré une circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) océanique plus lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) et la stratification de la colonne d'eau, éléments qui ont favorisé de faibles niveaux d'oxygène dans les océans.

Les chercheurs ne prétendent cependant pas avoir démasqué la cause première de l'extinction au Dévonien. Pour eux, les plantes terrestres en sont probablement les principaux responsables. En effet, pendant le Dévonien, les plantes terrestres ont développé des systèmes racinaires profonds et des tissus ligneux denses, ce qui leur a donné l'avantage évolutif de coloniser différents environnements. Mais le succès des plantes terrestres a un coût: lorsqu'elles meurent, leur biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine de l'énergie, le terme de...) est rejetée dans les cours d'eau et dans l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence renouvelée par des...). "Les mers (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) du Dévonien ont ainsi été progressivement étouffées par les nutriments des plantes en décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils soient d'origine animale ou végétale dès l'instant qu'ils sont privés de vie, dégénèrent sous l'action de facteurs...), un processus au cours duquel l'oxygène est absorbé et les autres formes de vie privées de nourriture", explique David De Vleeschouwer. L'évolution des plantes terrestres est toutefois un processus lent et graduel. Ce n'est que lorsque la configuration excentrique de l'orbite terrestre a favorisé une circulation océanique lente que tous les facteurs ont été alignés pour pousser le système terrestre au-delà de son point (Graphie) de basculement (Le basculement, dans le domaine de l'astronautique, est l'inclinaison progressive d'un véhicule spatial autour d'un axe quelconque. Le basculement peut être utilisé pour...), causant l'extinction massive du Dévonien."

Référence scientifique:
'Timing and pacing of the Late Devonian mass extinction event regulated by eccentricity and obliquity', Nature Communications
Auteurs: David De Vleeschouwer 1,2, Anne-Christine Da Silva 3,4, Matthias Sinnesael 2, Daizhao Chen 5, James E. Day 6, Michael T. Whalen 7, Zenghui Guo 5 & Philippe Claeys 2

Notes:
1 MARUM?Center for Marine Environmental Sciences, University of Bremen, Germany
2 Analytical, Environmental and Geo-Chemistry (AMGC), Vrije Universiteit Brussel, Belgium.
3 Sedimentary Petrology Laboratory, University of Liège, Belgium
4 Paleomagnetic Laboratory, Utrecht University, Budapestlaan 17, The Netherlands
5 Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de connaissances,...), Beijing, China
6 Department of Geography?Geology, Illinois State University, USA
7 Department of Geosciences, University of Alaska, Fairbanks, USA.


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Source et illustrations: Université de Liège