La Révolution du Plancton emboîte le pas à l’Explosion Cambrienne

L’Explosion Cambrienne est généralement considérée comme un évènement unique dans l’histoire de la Vie sur Terre. Elle se serait déroulée au début du Cambrien (entre -540 et -520 millions d’années) et est reconnue par beaucoup de chercheurs comme le moment d’apparition relativement soudaine (à l’échelle des époques géologiques) de la plupart des grands embranchements (phylum) de métazoaires (animaux pluricellulaires) actuels, mais aussi de la grande majorité des plans d’organisation (Bauplan) connus dans le monde vivant actuel. Déjà Charles Darwin mettait en doute le caractère soudain d’une « explosion ». Un nombre grandissant de chercheurs considèrent aujourd’hui que cette radiation biologique avait déjà démarré plus tôt, lors du Précambrien tardif (avec le développement des faunes de l’Ediacarien). Cette « explosion » ne s’est pas arrêtée non plus au Cambrien inférieur, et ne représente ainsi qu’une fraction d’une biodiversification des animaux marins beaucoup plus longue dans le temps, qui couvrait l’ensemble des périodes du Cambrien et de l’Ordovicien (de -540 à -450 millions d’années), durant une centaine de millions d’années.

Les résultats d’une collaboration entre des paléontologues du Nanjing Institute of Geology and Palaeontology (Chine) et de l’UMR Evo-Eco-Paléo de l’Université de Lille, récemment publiés dans Philosophical Transactions B, permettent un autre regard sur la radiation cambro-ordovicienne. Plutôt que de comptabiliser les taxons pour fournir une courbe de biodiversité à travers le temps, les chercheurs observent la distribution écologique des acritarches (microfossiles considérés comme des kystes d’organismes appartenant à du phytoplancton marin, comparables aux dinoflagellés actuels) dans les sédiments du Cambrien et de l’Ordovicien de la Chine. Les résultats confirment que durant le Cambrien, la distribution du phytoplancton, servant de nourriture à la base de la chaîne trophique animale, était majoritairement concentrée dans des eaux peu profondes, proches du rivage. La colonisation de toute la colonne d’eau, et des milieux océaniques ouverts, démarre seulement 50 millions d’années plus tard, à la limite entre les époques du Cambrien et de l’Ordovicien, il y a environ -490 millions d’années, par une radiation massive du phytoplancton. Comme le montre la synthèse, les acritarches occupaient successivement, à partir du Cambrien terminal, tous les environnements marins. L’analyse confirme donc la présence d’une Révolution du Plancton à la limite cambro-ordovicienne, qui voit l’apparition et la diversification rapide des différents groupes fossiles du zooplancton, tels que les graptolites, les radiolaires ou les chitinozoaires, constituant une première étape importante de la Grande Biodiversification de l’Ordovicien (GOBE).

Figure 1 : distribution des formes de phytoplancton dominant du Cambrien et de l’Ordovicien dans des coupes proximales-distales : (a) transect océanique de l’Ordovicien Inférieur-Moyen (± 470 millions d’années) montrant l’envahissement de l’océan ouvert ; (b) coupe du Cambrien inférieur (± 530 millions d’années) illustrant la distribution des acritarches, limitée aux environnements proximaux.

 

Le phytoplancton occupe non seulement des nouvelles niches écologiques, mais sa morphologie s’adapte également à une vie dans l’océan ouvert : les morphologies des acritarches du Cambrien sont relativement simples (corps plus ou moins sphérique, avec ornementation et appendices simples), tandis que les formes de l’Ordovicien sont bien plus complexes, comparables aux dinoflagellés actuels (avec des appendices complexes et variés), et adaptés à la vie dans les milieux marins ouverts.

Après l’apparition de tous les embranchements d’animaux lors du Cambrien dans des milieux marins peu profonds et proches du rivage, l’envahissement des milieux océaniques s’est réalisé progressivement durant l’Ordovicien. Ce n’est donc qu’au cours de l’Ordovicien que les écosystèmes marins modernes, connus à ce jour, se sont progressivement mis en place.

Figure 2 : exemples d’acritarches du Cambrien à morphologie simple vivant dans des milieux peu profonds (au-dessus : genres Leiosphaeridia, Lophosphaeridium, Filisphaeridium) et de phytoplancton de l’Ordovicien à morphologie complexe adaptée à la vie dans l’océan ouvert (en dessous : Cymatiogalea, Rhopaliophora, Excultibrachium). Barre d’échelle : 10 µm.

 

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