(1 semaine) La limite Crétacé-Tertiaire : un événement géologique et biologique majeur Introduction : Depuis l'apparition des premiers êtres vivants, l'histoire du monde vivant est marquée par un renouvellement incessant des espèces. En permanence, certaines disparaissent tandis que d'autres apparaissent à partir d'espèces préexistantes. Ainsi, plus de 99 % des espèces ayant vécu sur Terre ont disparu. L'extinction et l'apparition d'espèces sont donc des traits constants de l'histoire de la vie. Dès le XIXe siècle, l'étude des fossiles a montré que le renouvellement des espèces était plus important à certaines périodes. À la fin du XXe siècle, il a été montré que certains de ces changements paléontologiques avaient été particulièrement brefs à l'échelle des temps géologiques. Cela a conduit à parler de crise biologique ou d'extinction de masse. Comment expliquer de telles crises dans l'histoire biologique de la Terre ? 1 La crise Crétacé-Tertiaire et ses conséquences. 1.1 Des marqueurs sédimentaires à la limite Crétacé-Tertiaire. Questions 1 à 3 page 193 La limite Crétacé-Tertiaire est marquée, là où la sédimentation marine a été continue, par un changement dans la nature des roches : une fine couche d'argile noire est intercalée entre les calcaires Crétacés et les marnes Tertiaires. A partir de la la couche d'argile noire, la quantité de CaCO3 dans les roches (marnes) chute brutalement. La couche d'argile noire contient une quantité anormalement élevée en iridium, élément rare dans la croûte terrestre. La même anomalie a été relevée en de nombreux sites, continentaux et océaniques. Cette couche contient cristaux de magnétites (NiOFe2O3). aussi des nickélifères Elle constitue un marqueur planétaire de la fin du Crétacé, il y a 65 millions d'années. Comment expliquer de telles modifications dans les dépôts sédimentaires à la limite K-T ? 1 1.2 Les marqueurs biologiques de la crise Crétacé-Tertiaire. Questions 1 et 2 page 189 ● En milieu marin. Il y a disparition brutale des ammonites (déjà en net régression) et des grands reptiles marins. De nombreuses espèces planctoniques (globotruncana) qui étaient à l'origine des dépôts calcaires abondants du Crétacé disparaissent. En revanche, les foraminifères benthiques (des fonds marins) sont peu affectés par la crise. Les êtres vivants pélagiques (de la couche superficielle) sont donc plus touchés par la crise que ceux des profondeurs. globotruncana ● En milieu continental. Tous les Dinosaures exterminés. disparaissent très rapidement : ils sont On constate également une diminution du pourcentage des grains de pollen dans la couche d'argile à iridium et une augmentation relative des spores, ce qui témoignent d'une raréfaction des plantes à fleurs et d'une expansion momentanée des fougères : on qualifie le groupe des fougères de profiteur. 1.3 Les conséquences de la crise Crétacé-Tertiaire. Alors que les premiers Mammifères sont apparus à peu près en même temps que les Dinosaures, il y a 210 millions d'années, ils étaient restés petits et peu diversifiés, notamment en raison de la domination des dinosaures. Après la crise, tous les groupes de Mammifères connus aujourd'hui apparaissent et occupent les milieux laissés libres par les dinosaures et par les grands reptiles marins. De même, de nouvelles espèces de foraminifères planctoniques plus petites (globigérines), se développent rapidement à partir des rares espèces survivantes que l'on nomme survivants géniteurs. Les espèces issues de celles ayant survécu à la crise ont pu se développer en occupant les niches écologiques abandonnées par les espèces disparues : c'est la radiation évolutive qui est une diversification après une crise (Document 3 page 190). globigérine Quels évènements géologiques peuvent aboutir à de tels bouleversements dans l'histoire de la vie ? 2 Les évènements géologiques à l'origine de la crise CrétacéTertiaire. 2.1 Les arguments en faveur de l'hypothèse météoritique. Question 1 page 197 L'abondance en iridium à la limite K-T aurait pour origine la chute et la pulvérisation d'une météorite d'une dizaine de kilomètres de diamètre avec la Terre. 2 L'iridium contenu dans la météorite aurait été dispersé dans l'atmosphère avant de retomber sur toute la surface de la Terre. La magnétite nickélifère se forme lors de la pénétration d'une météorite dans l'atmosphère terrestre (fusion d'un matériau riche en nickel en présence de dioxygène), ce qui exclut une origine magmatique. Les « quartz choqués » ne peuvent être obtenues que lors d'un choc très intense, ainsi que des « sphérules de verre » gouttelettes de roches fondues et brutalement refroidies interprétées comme le résultat d'un impact météoritique. Question 2 page 197 Des anomalies gravimétriques à Chicxulub (document à gauche), au Mexique ont montré l'existence d'un cratère d'impact de 200 km de diamètre, contemporain de la limite Crétacé-Tertiaire. Quartz Choqué (CNRS) Remarque : cela a été confirmé par des forages profonds qui ont montré la présence d'une brèche (mélange de roches diverses dans une gangue vitreuse). Chicxulub Est-ce la seule cause responsable de la crise biologique ? 2.2 Les arguments en faveur de l'hypothèse volcanique. Question 2 page 195 En Inde, les trapps du Deccan sont constitués de coulées basaltiques (sur plusieurs km d'épaisseur), émises lorsque l'Inde se trouvait à la verticale du point chaud qui alimente actuellement le volcanisme de l'île de la Réunion. Trapps du Deccan (65 Ma) Île de la Réunion (actuel) Ces basaltes datent de la limite Crétacé-Tertiaire. Remarque : la modélisation du fonctionnement d'un point chaud montre que quand sa tête est volumineuse, il est à l'origine d'une grande quantité de magma, et que le volcanisme est explosif lorsqu'il est situé à l'aplomb d'une croûte continentale. 2.3 Les conséquences probables des deux phénomènes. Question 1 page 195 Chicxulub étant au fond d'une mer peu profonde à la fin du Crétacé, la collision a pulvérisé les roches situées sous l'impact et a entraîné l'émission de poussière, ainsi que de CO 2 et de SO2. Les mêmes gaz sont émis, ainsi que des cendres, lors des éruptions volcaniques. À court terme, les poussières ont diminué le rayonnement solaire, provoquant une baisse de la température et de la photosynthèse. À moyen terme, une augmentation de l'effet de serre a induit un réchauffement global. La diminution de la production primaire et les variations climatiques peuvent être la cause des extinctions massives. 3 Conclusion. La limite Crétacé-Tertiaire (il y a 65 millions d’années) est caractérisée par l'extinction massive et rapide d'espèces et de groupes systématiques des milieux continentaux et océaniques. Certains groupes survivent à la crise, ils se diversifient rapidement en occupant toutes les niches écologiques. L'origine de ces événements pourrait être la conjonction de deux phénomènes géologiques. Le premier est lié à la dynamique de la planète et correspond notamment aux conséquences de la mise en place des trapps du Deccan ; le second est associé à la chute d'un astéroïde dont le cratère de Chicxulub est la trace. 3