La biodiversité change au cours du temps

Introduction

La biodiversité que nous observons aujourd'hui n'est qu'un instantané dans l'histoire du vivant. Les espèces actuelles ne représentent qu'une infime fraction de toutes celles qui ont existé depuis l'apparition de la vie, il y a environ 3,8 milliards d'années. Des espèces disparaissent, d'autres apparaissent, et ce processus n'a jamais cessé.

Ce chapitre t'apprend que la biodiversité évolue en permanence, que cette évolution est observable même sur de courtes échelles de temps, et que l'histoire du vivant est marquée par de grandes crises biologiques — des épisodes d'extinction massive suivis de diversification. Tu découvriras aussi que l'activité humaine est aujourd'hui un facteur majeur de modification de la biodiversité.

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1. La biodiversité évolue en permanence

1.1 Une évolution observable à court terme

La biodiversité n'est pas figée : elle se modifie en permanence, et ces changements sont parfois observables sur quelques dizaines d'années seulement, voire moins.

Au niveau génétique : la fréquence des allèles dans une population peut changer rapidement. De nouveaux allèles apparaissent par mutation, d'autres deviennent plus fréquents ou disparaissent au fil des générations.

Au niveau des espèces : de nouvelles espèces peuvent apparaître (spéciation) tandis que d'autres s'éteignent.

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1.2 L'évolution inclut des événements aléatoires

L'évolution de la biodiversité ne suit pas un plan prédéfini. Elle dépend en partie d'événements aléatoires :

• Les mutations apparaissent au hasard.
• La dérive génétique modifie aléatoirement les fréquences alléliques (notion approfondie au chapitre 5).
• Des catastrophes imprévisibles (impact d'astéroïde, éruption volcanique massive) peuvent bouleverser la biodiversité planétaire.

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2. La biodiversité du passé : les fossiles comme témoins

2.1 Les fossiles, archives du vivant

Les fossiles sont les restes ou les traces d'organismes ayant vécu dans le passé, conservés dans les roches sédimentaires. Ils constituent les archives de l'histoire de la vie et permettent de reconstituer la biodiversité passée.

L'étude des fossiles révèle plusieurs constats fondamentaux :

• La très grande majorité des espèces ayant existé ont disparu : on estime que plus de 99 % des espèces qui ont peuplé la Terre sont aujourd'hui éteintes.
• La biodiversité actuelle est donc une étape dans une longue histoire, pas un état final.
• Des groupes entiers d'organismes ont dominé la planète puis se sont éteints (les trilobites, les ammonites, les dinosaures non-aviens…).

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2.2 L'arbre du vivant

Les relations de parenté entre les organismes actuels et fossiles se représentent sous forme d'un arbre phylogénétique (ou arbre du vivant). Dans cet arbre :

• Chaque branche représente une lignée d'organismes.
• Chaque nœud représente un ancêtre commun hypothétique.
• Les espèces actuelles sont aux extrémités des branches.

L'arbre du vivant montre que tous les êtres vivants partagent un ancêtre commun et que la diversification s'est produite par ramifications successives au cours du temps.

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3. Les crises biologiques

3.1 Qu'est-ce qu'une crise biologique ?

Une crise biologique est un épisode relativement bref à l'échelle des temps géologiques durant lequel un grand nombre d'espèces disparaissent simultanément : c'est une extinction massive. Les crises biologiques sont suivies de phases de diversification au cours desquelles de nouvelles espèces apparaissent et occupent les niches écologiques laissées vacantes.

L'histoire de la Terre est marquée par cinq grandes crises biologiques. Deux d'entre elles sont particulièrement étudiées en Seconde.

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3.2 La crise Crétacé-Paléogène (il y a 66 millions d'années)

C'est la crise la plus célèbre. Elle a entraîné la disparition d'environ 75 % des espèces, dont les dinosaures non-aviens, les ammonites, de nombreux foraminifères marins et beaucoup de reptiles marins.

Causes probables (citées sans être développées en détail) :

• Un impact météoritique majeur (cratère de Chicxulub, au Mexique, d'environ 180 km de diamètre), qui a projeté des quantités colossales de poussières dans l'atmosphère, bloquant la lumière solaire pendant des mois.
• Une crise volcanique intense (trapps du Deccan, en Inde), qui a libéré d'énormes quantités de gaz et de cendres, modifiant durablement le climat.

Conséquences : après l'extinction, les niches écologiques libérées ont été progressivement recolonisées. Les mammifères, jusque-là de petite taille et discrets, se sont diversifiés de manière spectaculaire pour devenir le groupe dominant. Les oiseaux, seuls descendants des dinosaures, se sont également diversifiés.

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3.3 L'exemple des archosauriens et des foraminifères

L'évolution de la biodiversité durant la crise Crétacé-Paléogène peut s'étudier à travers deux groupes :

Les archosauriens : ce groupe comprend les dinosaures, les crocodiliens et les oiseaux. Avant la crise, les dinosaures non-aviens dominaient les écosystèmes terrestres. Après la crise, seuls les crocodiliens et les oiseaux ont survécu. Les oiseaux se sont ensuite considérablement diversifiés.

Les foraminifères marins : ces micro-organismes à coquille calcaire sont abondants dans les sédiments marins. L'étude de leurs fossiles montre une chute brutale de leur diversité à la limite Crétacé-Paléogène, suivie d'une lente reconstitution avec de nouvelles espèces.

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4. La 6e crise biologique : l'impact de l'activité humaine

4.1 Une crise en cours

De nombreux scientifiques considèrent que nous vivons actuellement une sixième extinction massive, souvent appelée « 6e crise biologique ». Contrairement aux crises précédentes, celle-ci est principalement causée par les activités humaines.

Le rythme actuel de disparition des espèces est estimé à 100 à 1 000 fois supérieur au rythme naturel d'extinction (le rythme « de fond » observé dans les archives fossiles).

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4.2 Les causes humaines de la perte de biodiversité

Les principaux facteurs de la perte actuelle de biodiversité sont :

La destruction et la fragmentation des habitats : déforestation, urbanisation, agriculture intensive transforment ou détruisent les milieux naturels. C'est la cause principale de la perte de biodiversité.

La surexploitation des ressources : pêche intensive, chasse excessive, prélèvements non durables.

Les pollutions : pesticides, plastiques, polluants chimiques perturbent les écosystèmes.

Les espèces invasives : des espèces introduites par l'homme dans de nouveaux milieux peuvent supplanter les espèces locales.

Le changement climatique : la modification des conditions climatiques oblige les espèces à migrer ou à s'adapter. Celles qui ne le peuvent pas disparaissent.

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4.3 Des interactions entre espèces qui dirigent l'évolution

L'activité humaine modifie les interactions entre espèces au sein des écosystèmes. Par exemple :

• L'usage massif de pesticides sélectionne les individus résistants (comme les moustiques, cf. chapitre précédent), modifiant la composition génétique des populations.
• L'introduction d'un prédateur invasif peut provoquer l'extinction rapide d'espèces locales qui n'ont pas co-évolué avec lui.
• La fragmentation des habitats isole des populations, réduisant les échanges génétiques et augmentant le risque d'extinction locale.

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5. Positionner des organismes sur l'arbre du vivant

5.1 Rappel : l'arbre phylogénétique

L'arbre du vivant (ou arbre phylogénétique) est un outil construit à partir de caractères partagés entre les organismes (morphologiques, anatomiques, moléculaires). Il représente les liens de parenté et non une « échelle de progrès ».

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5.2 Situer des organismes actuels et fossiles

En mobilisant les acquis du collège, on peut positionner sur l'arbre du vivant :

• Des organismes actuels : mammifères, oiseaux, reptiles, poissons, insectes, plantes à fleurs, champignons, bactéries…
• Des organismes fossiles : trilobites, ammonites, dinosaures non-aviens…

Positionner un fossile sur l'arbre implique de repérer les caractères qu'il partage avec d'autres groupes. Par exemple, les dinosaures partagent des caractères avec les oiseaux actuels (membres postérieurs, plumes chez certains dinosaures théropodes), ce qui confirme que les oiseaux sont les descendants directs des dinosaures.

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L'essentiel du chapitre

Évolution permanente : la biodiversité change en permanence, à l'échelle génétique comme spécifique. Cette évolution est observable même sur de courtes périodes (moustiques résistants, pinsons des Galápagos). Elle inclut une part d'aléatoire.

Fossiles : archives de la biodiversité passée. Plus de 99 % des espèces ayant existé sont aujourd'hui éteintes. La biodiversité actuelle est une étape, pas un aboutissement.

Crises biologiques : épisodes d'extinction massive suivis de diversification. La crise Crétacé-Paléogène (66 Ma) a éliminé 75 % des espèces, dont les dinosaures non-aviens. Causes probables : impact météoritique + volcanisme massif. Après la crise, les mammifères et les oiseaux se sont diversifiés.

6e crise biologique : crise actuelle causée par l'activité humaine. Rythme d'extinction 100 à 1 000 fois supérieur au rythme naturel. Causes : destruction des habitats, surexploitation, pollutions, espèces invasives, changement climatique.

Arbre du vivant : représentation des liens de parenté entre organismes actuels et fossiles, construite à partir de caractères partagés.