Les scientifiques ont récemment annoncé qu'une nouvelle extinction de masse avait commencé sur Terre: en raison des activités humaines, le taux d'extinction des espèces de vertébrés a approché le niveau qui était il y a 66 millions d'années lorsque les dinosaures ont disparu. La flore et la faune de la Terre ont-elles vraiment changé à la suite de catastrophes? L'impact d'une météorite, le réchauffement climatique, l'incinération des incendies - contrairement aux croyances habituelles, les lois de l'évolution sont bien plus fortes que les cataclysmes universels.
L'histoire de notre planète porte les traces de plusieurs catastrophes majeures qui ont littéralement reformaté les systèmes écologiques de cette époque. Après chaque extinction globale, de nouvelles classes d'êtres vivants sont apparues sur la scène évolutive, et seuls les restes fossilisés des précédents sont restés. Les scientifiques des AA Borisyak de l'Académie des sciences de Russie semble avoir tâtonné le mécanisme de ces changements. Et les insectes les ont aidés dans ce domaine - l'une des catégories d'animaux les plus réussies, dont certains sont capables de survivre même près de l'épicentre d'une explosion nucléaire.
Apocalypse Alpha
Les mots «extinction globale» évoquent généralement l'extinction des dinosaures. Mais il y a eu dans l'histoire de la Terre une catastrophe d'une bien plus grande échelle, connue des spécialistes sous le nom de «Grande Extinction». À la frontière des périodes permienne et triasique, il y a 252 millions d'années, 96% des espèces animales marines et plus de 70% des espèces animales terrestres ont disparu comme par magie. Ni avant ni après sur notre planète il n'y a eu une telle dévastation de la biosphère.
Les circonstances de cette tragédie sont bien comprises et pourraient facilement former la base d'un blockbuster hollywoodien. Pourquoi y a-t-il un film - il semble que ce soit la Grande Extinction qui a inspiré l'auteur de La Révélation de Jean le Théologien, qui a décrit en détail la mort de notre propre civilisation. Voici quelques-uns des facteurs dont la combinaison semble avoir provoqué cette catastrophe épique.
À la fin de la période permienne, sur les vastes étendues de Sibérie, des explosions de magma de volumes fantastiques à la surface de la Terre se sont produites. Les champs de lave gelés, connus sous le nom de pièges sibériens, couvrent un total de deux millions de kilomètres carrés - la superficie du Groenland ou de l'Inde. Le volume des roches en éruption est estimé aujourd'hui à environ cinq millions de kilomètres cubes. Bien sûr, une telle masse de lave a sensiblement réchauffé l'atmosphère terrestre, y ajoutant une bonne quantité de gaz à effet de serre, ce qui a conduit à un réchauffement climatique encore plus important.
Roches basaltiques du plateau de Putorana formées par des pièges
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Crédit d'image Flickr xandreani
Vers la même époque, un gros astéroïde est tombé sur le territoire de l'Antarctique moderne, sur Wilkes Land, un cratère à partir duquel (500 kilomètres de diamètre) est encore visible. A noter que le diamètre du cratère mexicain Chicxulub issu de la météorite, considérée comme le tueur des dinosaures, n'est que de 175 kilomètres.
Enfin, un événement mystérieux a eu lieu dans l'océan, libérant d'énormes masses de méthane - le composant le plus important des gaz à effet de serre. Soit ce méthane s'est accumulé pendant des millions d'années dans les couches inférieures de l'eau, soit des archées du genre Methanosarcina ont commencé à le libérer en masse, mais la composition de l'atmosphère terrestre a beaucoup changé.
Le résultat de tous ces troubles est une version test de l'Apocalypse: le ciel était recouvert d'un voile de poussière volcanique, avec lequel la poussière de l'impact de l'astéroïde était mélangée. L'air était chaud et sec, et l'océan s'est transformé en une solution d'acide, totalement impropre à la vie de la plupart de ses anciens habitants.
Crise de la diversité
Peu de créatures vivantes sont capables de survivre dans des conditions aussi horribles, pensent de nombreux paléontologues modernes. Par conséquent, la faune disparaissait en masse, et ce n'est que lorsque l'atmosphère s'est dégagée et que l'eau de l'océan acide est devenue simplement saline, les rares créatures survivantes ont commencé une nouvelle étape d'évolution. Mais il s'est avéré que ce schéma logique et compréhensible n'a malheureusement rien à voir avec la réalité!
Le paléontologue russe, docteur en sciences biologiques, chef du laboratoire d'arthropodes de l'Institut de paléontologie, Alexander Pavlovich Rasnitsyn, étudie les insectes des périodes permienne et triasique depuis de nombreuses années. Et selon ses données, il s'avère qu'il n'y a en fait pas eu de grande extinction catastrophique.
La crise à la frontière du Permien et du Trias était considérée comme si profonde que le célèbre paléontologue britannique Michael Benton a même publié un livre intitulé "When Life Almost Died". Un autre scientifique, Jack Sepkoski de l'Université de Chicago, a présenté un graphique dans l'un de ses travaux qui montre comment l'augmentation de la diversité animale est progressivement remplacée par un nombre d'espèces relativement stable et des baisses profondes et brusques des extinctions. Et les scientifiques russes ont découvert qu'il y avait un certain déclin à la frontière du Permien et du Trias, mais long et pas aussi profond que celui décrit par Sepkowski. Ce plongeon dans le Permien et le Trias, très long, a duré plus de la moitié de la période permienne - des dizaines de millions d'années.
Diversité des espèces des trois principaux types de faune marine du Phanérozoïque: cambrien, paléozoïque, moderne
Graphique: J. John Sepkoski, Jr. / Contributions à la zoologie
Pour comprendre plus en détail les événements de cette époque lointaine, Rasnitsyn et ses collègues ont appliqué leur propre méthodologie. Ils travaillent au niveau de la famille, car les insectes n'ont pas assez de commandes, mais il y a trop de genres, et surtout, ils sont de très courte durée. En conséquence, une courbe a été construite à partir de plusieurs indicateurs, dont les plus importants sont les premières et dernières découvertes de représentants de familles spécifiques. L'apparition dans les archives géologiques et leur disparition ont été interprétées comme une occurrence et une extinction. Il s'est avéré que le nombre total de familles (c'est-à-dire la diversité réelle de la faune) diminue très lentement dans tout le Permien moyen et supérieur, sans refléter une extinction brutale. Dans le Trias inférieur, il n'y a pratiquement pas d'insectes, mais le problème estqu'au Trias moyen et supérieur, une partie très importante des familles paléozoïques réapparaît. "Autrement dit, à propos de l'extinction - ce n'est pas du tout l'histoire", note Rasnitsyn.
Et une chose absolument remarquable - l'extinction du Permien tardif est traditionnellement associée aux pièges sibériens, avec l'effusion d'une quantité colossale de matière magmatique en Sibérie. On soutient que la libération d'énormes quantités de gaz, la combustion du charbon et de la tourbe accumulés et d'autres événements dramatiques ont transformé la planète en une chambre à gaz parfaite. Mais le fait est que les effusions de lave de Tunguska n'étaient pas simultanées, et de nombreux insectes et plantes différents sont connus à partir des couches sédimentaires intertrap (par exemple, de la Tunguska et de Babi Kamen à Kuzbass). Autrement dit, ces champs de lave n'ont pas détruit la biosphère - du moins la flore et l'entomofaune.
Alors que s'est-il passé dans ce cas avec la variété d'insectes alors que le reste de la faune était globalement éteint?
«L'intensité de l'extinction des insectes dans le Permien moyen-supérieur, au plus fort de la Grande Extinction, se fige au même niveau. Mais dans le même temps, l'apparition de nouvelles familles est fortement réduite. Il s'avère que la diminution de la diversité n'est pas due à une augmentation de l'extinction, mais à une diminution du taux d'émergence de nouvelles familles, et c'est ce paramètre qui détermine toute la dynamique de la diversité chez les insectes. Autrement dit, l'extinction, qui dépend principalement de facteurs externes - volcanisme, pièges, astéroïdes - à des intervalles de temps larges et les plus intéressants s'avère être une valeur constante, et la dynamique d'apparition varie, ce qui est largement déterminé par les propriétés internes des organismes et les processus qui se déroulent dans la biosphère. C'est une idéologie complètement différente! - s'exclame le Dr Rasnitsyn.
Alexander Rasnitsyn
Photo: lenta.ru
Ainsi, les études sur les insectes du Permien et du Trias montrent qu'il n'est pas nécessaire de parler d'une extinction brutale provoquée par une catastrophe mondiale. Le déclin à long terme et graduel de la diversité des insectes permiens rappelle davantage les derniers millions d'années du Crétacé, lorsque le nombre de genres connus de dinosaures a progressivement et inexorablement diminué, passant de centaines au début du Crétacé à 10-30 à la fin. La raison de cet appauvrissement de la diversité, du moins chez les insectes, est la stase évolutive, lorsque de nouvelles familles cessent tout simplement d'apparaître et que les anciennes continuent à vivre comme avant et disparaissent au même rythme.
La tragédie de la perfection
Mais comment l'évolution peut-elle s'arrêter? Cette question se posera inévitablement pour tout lecteur ayant maîtrisé le cours scolaire de biologie. On ne sait pas ce que Charles Darwin en pensait, mais les scientifiques modernes estiment que non seulement peuvent, mais dans certains cas doivent simplement le faire.
«Si nous nous limitons exclusivement à une approche génétique de l'évolution, dans le cadre de la théorie très synthétique qui est passée à l'école, alors les créatures qui évoluent le plus rapidement devraient être celles dont la génétique change plus intensément: celles qui se reproduisent plus rapidement, ont une population plus nombreuse et une fertilité plus élevée. En d'autres termes, des bactéries. Et les formes de reproduction les plus grandes et les plus lentes évolueront le plus lentement. Ainsi, en fait, les éléphants et les baleines évoluent le plus rapidement, et les unicellulaires évoluent le plus lentement. Tout est exactement le contraire », déclare Rasnitsyn.
Pourquoi ça arrive? Les scientifiques n'ont pas encore de réponse exacte, mais s'il n'y a aucun doute sur l'exactitude de la génétique, alors il ne reste qu'une chose à supposer: les réserves de changements chez les éléphants et les baleines fournies par la génétique sont tout à fait suffisantes pour assurer l'évolution la plus rapide. Mais pour d'autres, l'évolution est en quelque sorte inhibée et ne se poursuit pas, ou ne se déroule pas à toute vitesse. La question est de savoir ce qui freine l'évolution. Rasnitsyn a proposé le concept d'un compromis adaptatif basé sur le fait que si tout dans le corps est coordonné et harmonieux, alors il est très difficile de changer une chose sans affecter d'autres paramètres selon les règles corrélatives. Et les changements corrélatifs seront presque toujours non adaptatifs et donc nuisibles.
Insectes permiens
Pour que l'évolution se déroule dans une telle situation, une organisation finement équilibrée d'un être vivant est nécessaire. Un simple durcissement des conditions conduira à son extinction, et un ramollissement ne fera que provoquer une augmentation de la reproduction, une augmentation de la mortalité dépendante de la densité et la restauration de l'ensemble du système au même niveau. Apparemment, surmonter le compromis adaptatif est possible dans certains changements unilatéraux de conditions, alors qu'en fait, seules certaines des fonctions sont soumises à un contrôle adaptatif. Par exemple, un organisme se retrouve sur une île où il n'y a pas de prédateurs ou de parasites dangereux pour lui, et tout le problème se résume à apprendre à manger ce qui s'y trouve. D'ailleurs, il est bien connu que c'est sur les îles que se produit souvent une évolution rapide et que les animaux prennent des formes grotesques. Ainsi l'évolution a lieu lorsque de telles conditions déséquilibrées surviennent,en entrant dans une nouvelle niche écologique. Au fil du temps, elle créera à nouveau une créature complètement équilibrée, après quoi la stase évolutive reviendra. Que se passera-t-il si dans la faune tous ses composants atteignent une très haute perfection, un puissant compromis, pour ainsi dire, stagnent dans leur perfection? Ensuite, lorsque les conditions changent, elles disparaissent simplement - jusqu'à ce que l'habitat devienne libre, jusqu'à ce que les conditions se ramollissent, le contrôle adaptatif diminue et l'évolution devient plus facile. On voit tout cela sur l'exemple des insectes paléozoïques.ossifier dans leur perfection? Ensuite, lorsque les conditions changent, elles disparaissent simplement - jusqu'à ce que l'habitat devienne libre, jusqu'à ce que les conditions se ramollissent, le contrôle adaptatif diminue et l'évolution devient plus facile. On voit tout cela sur l'exemple des insectes paléozoïques.ossifier dans leur perfection? Ensuite, lorsque les conditions changent, elles disparaîtront simplement - jusqu'à ce que l'habitat devienne libre, jusqu'à ce que les conditions se ramollissent, le contrôle adaptatif diminue et l'évolution devient plus facile. On voit tout cela sur l'exemple des insectes paléozoïques.
«L'extrait de nos recherches est que les insectes n'ont pas eu d'extinctions massives et que la dynamique de leur diversité est déterminée par la dynamique de l'émergence de nouveaux groupes, et non par la dynamique d'extinction. Sur terre, l'impact et l'ampleur de la catastrophe du Permien-Trias ont été bien inférieurs à ceux de la mer, ce qui est complètement étonnant si l'on considère que les causes de la catastrophe sont les changements atmosphériques, l'impact d'astéroïdes et le volcanisme. Et comme notre approche n'a pas été appliquée à d'autres groupes d'animaux, je ne peux pas dire que la situation des insectes soit spécifique. Le développement de la diversité des insectes du Carbonifère à nos jours est très similaire à la façon dont la diversité totale des autres animaux a changé pendant cette période. Par conséquent, il n'est pas du tout exclu que ces tendances puissent se révéler générales, et l'extinction du Permien-Trias a été en fait causée par des facteurs biologiques,et non par des facteurs géologiques », résume Rasnitsyn.
Dmitry Samarin