27.4 : L'histoire évolutive du règne animal
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Compétences à développer
- Décrivez les caractéristiques qui ont caractérisé les premiers animaux et le moment de leur apparition sur terre
- Expliquer l'importance de la période cambrienne pour l'évolution des animaux et les changements de diversité animale qui se sont produits à cette époque
- Décrivez certaines des questions non résolues concernant l'explosion cambrienne
- Discutez des implications des extinctions massives d'animaux survenues au cours de l'histoire de l'évolution
De nombreuses questions concernant les origines et l'histoire évolutive du règne animal continuent de faire l'objet de recherches et de débats, alors que de nouvelles preuves fossiles et moléculaires modifient les théories dominantes. Certaines de ces questions incluent les suivantes : Depuis combien de temps les animaux existent-ils sur Terre ? Quels étaient les premiers membres du règne animal et quel organisme était leur ancêtre commun ? Alors que la diversité animale s'est accrue au cours de la période cambrienne de l'ère paléozoïque, il y a 530 millions d'années, des preuves fossiles modernes suggèrent que les espèces animales primitives existaient bien plus tôt.
Vie animale précambrienne
La période antérieure à la période cambrienne est connue sous le nom de période édiacarienne (d'il y a environ 635 millions d'années à 543 millions d'années), la dernière période de l'ère néoprotérozoïque tardive (Figure\(\PageIndex{1}\)). On pense que la vie animale primitive, appelée biote édiacarien, a évolué à partir des protistes de cette époque. Certaines espèces contestataires appelées choanoflagellés ressemblent beaucoup aux cellules choanocytaires des animaux les plus simples, les éponges. Outre leur similitude morphologique, les analyses moléculaires ont révélé des homologies de séquences similaires dans leur ADN.
On a longtemps cru que la première vie comprenant le biote édiacarien ne comprenait que de minuscules créatures marines sessiles au corps mou. Cependant, récemment, de plus en plus de preuves scientifiques suggèrent que des espèces animales plus variées et complexes vivaient à cette époque, et peut-être même avant la période édiacarienne.
Des fossiles censés représenter les animaux les plus anciens aux parties dures du corps ont récemment été découverts en Australie du Sud. Ces fossiles ressemblant à des éponges, nommés Coronacollina acula, remontent à 560 millions d'années et sont censés montrer l'existence de parties dures du corps et de spicules qui s'étendaient de 20 à 40 cm à partir du corps principal (longueur estimée à environ 5 cm). D'autres fossiles de la période édiacarienne sont présentés sur la figure\(\PageIndex{2}\).
Une autre découverte récente de fossiles pourrait représenter la plus ancienne espèce animale jamais découverte. Bien que la validité de cette affirmation soit toujours en cours d'investigation, ces fossiles primitifs semblent être de petites créatures d'un centimètre de long ressemblant à des éponges. Ces fossiles provenant de l'Australie du Sud datent de 650 millions d'années, plaçant ainsi l'animal présumé avant la grande extinction de la période glaciaire qui a marqué la transition entre la période cryogénique et la période édiacarienne. Jusqu'à cette découverte, la plupart des scientifiques pensaient qu'il n'y avait pas de vie animale avant la période édiacarienne. De nombreux scientifiques pensent aujourd'hui que les animaux ont peut-être évolué au cours de la période cryogénique.
L'explosion cambrienne de la vie animale
La période cambrienne, qui s'est produite il y a environ 542 à 488 millions d'années, marque l'évolution la plus rapide de nouveaux phylums et de nouvelles diversités animales de l'histoire de la Terre. On pense que la plupart des phylums animaux qui existent aujourd'hui trouvent leur origine à cette époque, souvent appelée explosion cambrienne (Figure 27.4.3). Des échinodermes, des mollusques, des vers, des arthropodes et des cordés sont apparus au cours de cette période. L'une des espèces les plus dominantes de la période cambrienne était le trilobite, un arthropode qui a été parmi les premiers animaux à avoir un sens de la vision (Figure\(\PageIndex{4}\)).
La cause de l'explosion cambrienne fait toujours l'objet de débats. De nombreuses théories tentent de répondre à cette question. Les changements environnementaux peuvent avoir créé un environnement plus propice à la vie animale. Parmi les exemples de ces changements, citons l'augmentation des niveaux d'oxygène atmosphérique et les fortes augmentations des concentrations de calcium océanique qui ont précédé la période cambrienne (Figure\(\PageIndex{5}\)). Certains scientifiques pensent qu'un vaste plateau continental avec de nombreux lagons ou mares peu profonds offrait l'espace vital nécessaire à la coexistence d'un plus grand nombre de types d'animaux différents. Certaines théories soutiennent également que les relations écologiques entre les espèces, telles que les modifications du réseau trophique, la compétition pour la nourriture et l'espace et les relations prédateurs-proies, ont été conçues pour favoriser une coévolution soudaine et massive des espèces. D'autres théories invoquent des raisons génétiques et développementales à l'origine de l'explosion cambrienne. La flexibilité morphologique et la complexité du développement animal rendues possibles par l'évolution des gènes de contrôle Hox peuvent avoir fourni les opportunités nécessaires à l'augmentation des morphologies animales possibles à l'époque de la période cambrienne. Les théories qui tentent d'expliquer pourquoi l'explosion cambrienne s'est produite doivent être en mesure de fournir des raisons valables à l'origine de la diversification massive des animaux, ainsi que d'expliquer pourquoi elle s'est produite au moment où elle s'est produite. Il existe des preuves qui soutiennent et réfutent chacune des théories décrites ci-dessus, et la réponse pourrait très bien être une combinaison de ces théories et d'autres.
Cependant, des questions non résolues concernant la diversification animale qui a eu lieu pendant la période cambrienne demeurent. Par exemple, nous ne comprenons pas comment l'évolution de tant d'espèces s'est produite en si peu de temps. Y a-t-il vraiment eu une « explosion » de vie à cette époque ? Certains scientifiques doutent de la validité de cette idée, car de plus en plus de preuves suggèrent qu'il existait davantage de vie animale avant la période cambrienne et que des explosions (ou radiations) d'autres espèces similaires se sont également produites plus tard dans l'histoire. En outre, la vaste diversification des espèces animales qui semble avoir débuté au cours de la période cambrienne s'est poursuivie pendant une bonne partie de la période ordovicienne suivante. Malgré certains de ces arguments, la plupart des scientifiques s'accordent à dire que la période cambrienne a marqué une période d'évolution et de diversification animales incroyablement rapides, qui n'a jamais été égalée ailleurs dans l'histoire.
Lien vers l'apprentissage
Regardez une animation montrant à quoi pouvait ressembler la vie océanique lors de l'explosion cambrienne.
Évolution post-cambrienne et extinctions massives
Les périodes qui ont suivi le Cambrien au Paléozoïque sont marquées par la poursuite de l'évolution animale et l'émergence de nombreux nouveaux ordres, familles et espèces. À mesure que le phyla animal continuait de se diversifier, de nouvelles espèces se sont adaptées à de nouvelles niches écologiques. Au cours de la période ordovicienne, qui a suivi la période cambrienne, la vie végétale est apparue pour la première fois sur terre. Ce changement a permis à des espèces d'animaux autrefois aquatiques d'envahir les terres, se nourrissant directement de plantes ou de végétation en décomposition. Les changements continuels de température et d'humidité pendant le reste de l'ère paléozoïque dus aux mouvements des plaques continentales ont encouragé le développement de nouvelles adaptations à l'existence terrestre chez les animaux, telles que des appendices membres chez les amphibiens et des écailles épidermiques chez les reptiles.
Les modifications de l'environnement créent souvent de nouvelles niches (espaces de vie) qui contribuent à une spéciation rapide et à une diversité accrue. D'autre part, les événements cataclysmiques, tels que les éruptions volcaniques et les impacts de météores qui anéantissent la vie, peuvent entraîner des pertes de diversité dévastatrices. De telles périodes d'extinction massive (Figure\(\PageIndex{6}\)) se sont produites à plusieurs reprises dans les archives évolutives de la vie, effaçant certaines lignées génétiques tout en laissant la place à d'autres pour évoluer vers les niches vides laissées derrière elles. La fin de la période permienne (et de l'ère paléozoïque) a été marquée par la plus grande extinction de masse de l'histoire de la Terre, soit la perte d'environ 95 pour cent des espèces existantes à cette époque. Certains des phylums dominants des océans du monde, tels que les trilobites, ont complètement disparu. Sur terre, la disparition de certaines espèces dominantes de reptiles permiens a permis l'émergence d'une nouvelle lignée de reptiles, les dinosaures. Les conditions climatiques chaudes et stables de l'ère mésozoïque qui a suivi ont favorisé une diversification explosive des dinosaures dans toutes les niches imaginables de la terre, de l'air et de l'eau. Les plantes ont également rayonné dans de nouveaux paysages et des niches vides, créant des communautés complexes de producteurs et de consommateurs, dont certaines sont devenues très importantes grâce à l'abondance de nourriture disponible.
Un autre événement d'extinction massive s'est produit à la fin du Crétacé, mettant fin à l'ère mésozoïque. Le ciel s'est assombri et les températures ont chuté sous l'effet d'un important météore et des tonnes de cendres volcaniques ont bloqué la lumière solaire. Les plantes sont mortes, les herbivores et les carnivores sont morts de faim et les dinosaures, pour la plupart à sang froid, ont cédé leur domination du paysage à des mammifères à sang plus chaud. Au cours de l'ère cénozoïque qui a suivi, les mammifères ont rayonné dans des niches terrestres et aquatiques autrefois occupées par des dinosaures, et les oiseaux, les descendants à sang chaud d'une lignée de reptiles dominants, sont devenus des spécialistes de l'aviation. L'apparition et la prédominance des plantes à fleurs à l'époque cénozoïque ont créé de nouvelles niches pour les insectes, ainsi que pour les oiseaux et les mammifères. Les changements dans la diversité des espèces animales au Crétacé supérieur et au début du Cénozoïque ont également été favorisés par un changement radical de la géographie de la Terre, lorsque les plaques continentales ont glissé sur la croûte pour retrouver leurs positions actuelles, laissant certains groupes d'animaux isolés sur des îles et des continents, ou séparés par des chaînes de montagnes ou mers intérieures par rapport à d'autres concurrents. Au début du Cénozoïque, de nouveaux écosystèmes sont apparus, avec l'évolution des herbes et des récifs coralliens. À la fin du Cénozoïque, d'autres extinctions suivies de spéciation se sont produites pendant les périodes glaciaires qui ont recouvert de glace les hautes latitudes, puis se sont retirées, laissant de nouveaux espaces ouverts à la colonisation.
Lien vers l'apprentissage
Regardez la vidéo suivante pour en savoir plus sur les extinctions massives.
Career Connection : Paléontologue
Les musées d'histoire naturelle contiennent des moulages de fossiles d'animaux disparus et des informations sur la façon dont ces animaux ont évolué, vécu et sont morts. Les paléontogistes sont des scientifiques qui étudient la vie préhistorique. Ils utilisent des fossiles pour observer et expliquer comment la vie a évolué sur Terre et comment les espèces ont interagi entre elles et avec l'environnement. Un paléontologue doit avoir des connaissances en biologie, en écologie, en chimie, en géologie et dans de nombreuses autres disciplines scientifiques. Le travail d'un paléontologue peut impliquer des études de terrain : recherche et étude de fossiles. En plus de rechercher et de trouver des fossiles, les paléontologues préparent également des fossiles pour des études et des analyses plus approfondies. Bien que les dinosaures soient probablement les premiers animaux qui viennent à l'esprit lorsqu'on pense à la paléontologie, les paléontologues étudient tout, de la vie végétale aux champignons et aux poissons, en passant par les animaux marins et les oiseaux.
Un diplôme de premier cycle en sciences de la Terre ou en biologie est un bon point de départ pour devenir paléontologue. Le plus souvent, un diplôme d'études supérieures est nécessaire. De plus, une expérience professionnelle dans un musée ou dans un laboratoire de paléontologie est utile.
Résumé
La diversification et l'évolution des espèces animales les plus rapides de toute l'histoire se sont produites pendant la période cambrienne de l'ère paléozoïque, un phénomène connu sous le nom d'explosion cambrienne. Jusqu'à récemment, les scientifiques croyaient qu'il n'existait que très peu d'espèces animales minuscules et simplistes avant cette période. Cependant, de récentes découvertes de fossiles ont révélé que d'autres animaux, plus grands et plus complexes existaient pendant la période édiacarienne, et peut-être même plus tôt, pendant la période cryogénique. Pourtant, la période cambrienne a sans aucun doute vu l'émergence de la majorité des phylums animaux que nous connaissons aujourd'hui, bien que de nombreuses questions restent en suspens concernant ce phénomène historique.
Le reste de l'ère paléozoïque est marqué par l'apparition croissante de nouvelles classes, familles et espèces, et par la colonisation précoce des terres par certains animaux marins. L'histoire évolutive des animaux est également marquée par de nombreux événements d'extinction majeurs, dont chacun a anéanti la majorité des espèces existantes. Certaines espèces de la plupart des phylums animaux ont survécu à ces extinctions, ce qui a permis au phyla de persister et de continuer à évoluer pour devenir les espèces que nous voyons aujourd'hui.
Lexique
- Explosion cambrienne
- période de la période cambrienne (il y a 542 à 488 millions d'années) où la plupart des phylums animaux existants aujourd'hui ont évolué
- Période cryogénique
- période géologique (il y a 850 à 630 millions d'années) caractérisée par un climat mondial très froid
- Période édiacarienne
- période géologique (il y a 630 à 542 millions d'années) au cours de laquelle les plus anciens organismes multicellulaires définis avec des tissus ont évolué
- extinction de masse
- événement qui anéantit la majorité des espèces dans un laps de temps géologique relativement court