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¶ Partie I. Climats, actuels et passés
Les géologues s’intéressent depuis longtemps aux climats du passé, non seulement en raison de leur influence sur le monde organique, mais aussi de leurs effets sur la composition des roches sédimentaires. Le climat ne se résume pas à la température, à la quantité ou à l’intensité du rayonnement solaire, mais dépend également de la composition atmosphérique. L’humidité et le dioxyde de carbone y jouent un rôle primordial. Les plantes dépendent de ces deux éléments, et les animaux se nourrissent de plantes. Les organismes vivent généralement à la lumière du soleil sur les terres émergées et dans les eaux peu profondes, et rarement dans l’obscurité totale. Ainsi, lorsque la nature modifie l’un de ces milieux, localement ou à grande échelle, le monde organique est contraint de s’adapter, sous peine de périr. Les cycles se répètent sans cesse, et toute la nature est interdépendante.
L’atmosphère : une couverture thermique. — LeConte a judicieusement dit que l’atmosphère est une sorte de couverture qui enveloppe la Terre pour la maintenir au chaud. Pour la vie, c’est l’une de ses fonctions les plus importantes, même si son importance est considérable dans d’autres domaines également. En effet, l’air est transparent aux vibrations rapides du soleil que nous appelons lumière. En atteignant le sol, une part importante de cette lumière se transforme en vibrations beaucoup plus lentes, que nous percevons comme de la chaleur. Sans atmosphère, ces vibrations thermiques se perdraient dans l’espace ; la chaleur brûlante de la lumière solaire non modifiée se transformerait alors en un froid quasi intense, comparable à celui du cosmos la nuit. L’atmosphère empêche ce phénomène en retenant la chaleur et en modérant et régulant ainsi la température à la surface de la Terre. Parmi les différents gaz qui composent l’atmosphère (voir p. 9 de la partie I), l’oxygène et l’azote sont transparents à la fois aux vibrations rapides de la lumière et aux vibrations thermiques plus lentes. Ils ne pouvaient donc pas, à eux seuls, modifier sensiblement la température. En revanche, le dioxyde de carbone et surtout [ p. 439 ] la vapeur d’eau présents dans l’air, bien que transparents à la lumière, sont beaucoup plus opaques aux vibrations thermiques, et c’est grâce à eux que la chaleur est retenue. Plus leur proportion dans l’air est importante, plus la température sera homogène. Ceci explique pourquoi les déserts, avec leur atmosphère sèche, subissent de telles variations de température entre le jour et la nuit, tandis que l’atmosphère humide des îles océaniques leur confère un climat si régulier.
En définitive, la vapeur d’eau provient entièrement des océans grâce à l’énergie solaire. Elle s’élève dans l’atmosphère et les vents la transportent vers les terres, où elle retombe sous forme de rosée, de pluie, de neige et de grêle. Aux États-Unis, les précipitations moyennes varient entre 125 et 250 cm.
Il ne faut pas croire que toute la lumière du soleil est ainsi transformée en chaleur, car une partie est absorbée en passant dans l’atmosphère et une autre partie est réfléchie sous forme de lumière sans être transformée ; c’est la partie restante qui est donc efficace.
Éléments des climats modernes. — Le climat, en relation avec la vie, est le facteur le plus important de l’environnement organique. Cela se constate aisément : un climat peut être sec et chaud, ou très froid, et dans de tels lieux la vie est rare ; ou il peut être humide, chaud ou frais, stable ou variable, et dans de telles conditions, propice à une vie abondante. Le mot « climat » se rapporte à la moyenne d’un ensemble complexe qui constitue les conditions atmosphériques d’une région, tandis que la météo est basée sur les variations quotidiennes de température, de pression, de vent, de nébulosité et de précipitations. L’étude des climats actuels s’appelle la climatologie, et celle des climats passés, la paléoclimatologie.
Si la Terre avait une surface lisse et dépourvue d’atmosphère, la répartition de la chaleur solaire dépendrait uniquement de la latitude, et il existerait une gradation régulière des climats solaires, des plus chauds à l’équateur aux plus froids aux pôles. Ceci s’expliquerait par l’incidence maximale des rayons solaires sur la surface terrestre, plus directe à l’équateur et plus oblique aux pôles. Cependant, tout cela est profondément modifié par la présence (1) d’une atmosphère variable, (2) d’un relief plus ou moins marqué, (3) des vents et (4) de la circulation océanique. Néanmoins, la latitude demeure le facteur le plus important influençant le climat en ce qui concerne la température. Par ailleurs, l’effet de l’altitude sur la température est analogue à celui de la latitude et se manifeste par la prédominance de climats froids en altitude, près de l’équateur, par opposition aux climats doux de nombreuses régions proches du niveau de la mer dans les zones tempérées.
On dit qu’un climat est marin lorsque les vents soufflent directement des océans sur les terres adjacentes, les rendant plus [ p. 440 ] ou moins doux et équatoriaux, comme dans les pays côtiers d’Europe occidentale, et continental lorsque les vents ne viennent pas des océans, comme à l’intérieur de l’Amérique du Nord et de l’Asie.
L’humidité ou la sécheresse d’un climat est principalement déterminée par les courants dominants chargés d’humidité et le relief, tandis qu’un autre facteur important est la situation géographique d’une région par rapport aux trajectoires des tempêtes. Les régions les plus pluvieuses du monde se trouvent sur les versants au vent des chaînes de montagnes, non loin de l’océan, où les vents humides, contraints par les montagnes à s’élever rapidement, se refroidissent du fait de cette ascension et de cette expansion, et se déchargent de leur humidité (pluies orographiques). Sous le vent de ces montagnes, le climat est généralement aride. Le long des trajectoires des pierres cycloniques, les climats connaissent des précipitations abondantes (pluies cycloniques), comme dans l’est des États-Unis.
De manière générale, la surface de la Terre est divisée en cinq zones climatiques : la zone équatoriale torride, les deux zones tempérées et les deux zones polaires. Ces zones ne sont cependant pas strictement définies par la latitude, mais par des lignes d’égale température, ou isothermes, comme illustré dans la figure ci-dessus.
¶ Critères de détermination des climats géologiques
Tills et tillites. — Les tills sont des dépôts morainiques et des argiles glaciaires, dont l’action est décrite au chapitre V de la première partie de ce manuel. Les dépôts géologiques formés par la glace et l’eau glacée durant la Grande Glaciation [ p. 441 ] (Pléistocène) sont appelés tills, tandis que les plus anciens et consolidés sont connus sous le nom de tillites. Ces formations, lorsqu’elles sont composées de fragments grossiers (morainiques), sont constituées de matériaux rocheux hétérogènes et non triés, dont les fragments sont de toutes tailles, allant de simples paillettes de boue à des blocs atteignant parfois plusieurs mètres de long. Cette hétérogénéité est due à l’absence de pouvoir de tri de la glace en mouvement. En revanche, les argiles sableuses déposées par l’eau (pellodites) présentent généralement des bandes saisonnières avec des matériaux plus clairs (été) et plus foncés (hiver). Les particules sont anguleuses et contiennent du feldspath granulaire, de la calcite et d’autres minéraux facilement solubles. Ce sont des argiles varvées, chaque paire de bandes formant une varve.
Les tillites constituent la meilleure preuve, au moins localement, de l’existence de climats froids semblables à ceux des hautes Alpes ou des régions polaires. Nombre de tillites connues sont d’origine locale, mais certaines témoignent de climats glaciaires à l’échelle mondiale.
L’existence de périodes intermédiaires plus chaudes durant les périodes glaciaires peut être établie d’après la nature des dépôts, mais plus sûrement encore grâce aux animaux emprisonnés, puisqu’ils proviennent de climats tempérés ; d’autres preuves résident dans la présence de strates carbonées, voire de gisements de charbon, et d’une flore abondante.
Sables éoliens. — Dans les grès d’origine hydraulique, les particules de quartz sont presque toujours anguleuses et bien assorties, tandis que dans les sables dunaires et désertiques, les grains sont plus ou moins arrondis, lisses et dépolis, finement piqués par l’impact, et généralement de taille homogène. Par conséquent, les sables bien arrondis à surface dépolie sont souvent caractéristiques des climats désertiques. Ils peuvent s’accumuler sous forme de dépôts éoliens continentaux ou être transportés par le vent dans des strates fluviales ou marines. Lorsque, de plus, les grès éoliens présentent une stratification entrecroisée marquée, avec des plans de stratification plus ou moins longs et concaves, l’hypothèse d’une accumulation de grès désertiques est sans équivoque (voir Fig., p. 470). Un grès contenant quelques grains arrondis, voire un grès composé en grande partie de tels grains, peut néanmoins provenir d’un dépôt d’eau douce ou marin, le matériau étant alors issu de grès éoliens plus anciens. Il est désormais bien établi que le sable peut subir plusieurs cycles de dépôt. On peut citer en exemple le grès de Saint-Pierre, d’origine éolienne mais marine, datant du Champlainien moyen, qui provient en grande partie, voire entièrement, des grès cambriens d’origine éolienne déposés dans les mers de la Croix. Pour une étude complète de la nature et de l’importance environnementale des grès, voir Sherzer, 1910.
Feldspath. — Depuis le Silurien, les climats chauds et humides ont connu une végétation abondante, générant d’importantes quantités d’acides humiques qui dissolvent la majeure partie [ p. 442 ] des minéraux solubles des roches altérées. À l’inverse, les climats secs et froids sont caractérisés par une végétation rare, voire absente, et par une fragmentation quasi systématique des roches due aux fortes variations de température. Ainsi, dans les dépôts continentaux, voire dans les strates marines adjacentes aux régions froides ou sèches, les formations présentent une teneur plus ou moins élevée en feldspath et calcite fragmentés, et plus rarement en calcaire et dolomie. Par conséquent, les formations plus ou moins riches en ces détritus sont caractéristiques des climats froids ou secs.
Les sédiments comme indicateurs climatiques. — Johannes Walther, dans la troisième partie de son introduction, Lithogenesis der Gegenwart (1894), fut le premier à souligner que les formations sédimentaires des anciennes mers, et plus particulièrement les dépôts continentaux, portent en elles un enregistrement climatique. Son ouvrage intitulé Das Gesetz der Wusteribildung (1912) est un classique sur la nature des déserts et de leurs dépôts. Il y décrit la couleur rouge des déserts d’Asie centrale, l’étendue des dunes rouge carmin à travers l’Arabie, et la prédominance des teintes jaunes en Transcaspie et en Afrique. « La poussière du Sahara tombe en Italie comme une pluie de sang », conclut-il. Dans les régions tempérées humides, les sols sont principalement gris, jaunes ou bruns, tandis que dans les régions tropicales, ils sont rouges et les latérites brun-rouge. Aux États-Unis, Harrell a beaucoup écrit sur ce sujet entre 1907 et 1919, et Blackwelder est un autre spécialiste des sédiments et des climats.
Il est désormais évident que la couleur, le caractère et la nature chimique des formations géologiques sont largement liés au climat. Ainsi, une couche sédimentaire déposée sous l’eau et au contact d’une grande quantité de matière organique en décomposition sera nécessairement maintenue dans un état réduit ou anoxygéné, tandis que si elle repose sur une surface sèche exposée où circulent des eaux aérées, les matériaux seront probablement complètement oxydés. Les variations de couleur, allant des dépôts rouges aux grès et conglomérats gris et blancs, avec des couches de charbon comme celles que l’on trouve dans la succession carbonifère américaine, semblent indiquer d’importantes variations climatiques, d’un climat chaud et semi-aride à un climat frais, humide, voire froid. Les accumulations de sels et de gypse stratifié dans les formations rouges sont des indicateurs de climats secs. Les dépôts de lœss et de steppe, résidus de minéraux clivables, solubles ou décomposables, ainsi que de produits d’abrasion plus fins, sont des accumulations de poussières transportées [ p. 443 ] par le vent depuis les déserts ou les régions froides et sèches vers des zones herbeuses où ces argiles sont retenues par l’humidité et la végétation. Les vastes et épaisses formations de calcaires, de dolomies et d’oolites se sont déposées dans des mers peu profondes d’eau chaude et indiquent donc des climats tempérés et tempérés sur les terres adjacentes. Les vastes gisements de charbon sont des accumulations de marécages qui sont probablement plus souvent associés à des climats chauds et humides qu’à des climats froids. Enfin, toutes les mudstones fissurées par tension ou « craquelées par le soleil » témoignent d’une exposition saisonnière et de l’assèchement de l’eau qu’elles contiennent par l’atmosphère. Ce phénomène est particulièrement fréquent dans les formations rouges oxydées qui se sont déposées sous des climats plus ou moins arides. Dans ces formations, la formation de piqûres de pluie est également courante.
En comprenant le fonctionnement actuel des lois de la nature, nous apprenons à discerner leurs effets à travers les âges géologiques et à constater que les roches, comme les organismes vivants, portent en elles la trace de leurs environnements climatiques.
Les fossiles comme thermomètres de la vie. — Les paléontologues savent depuis longtemps que les variations climatiques du passé sont révélées par les fossiles, et Neumayr, en 1883, a rassemblé ces preuves dans son étude des zones climatiques. Puisque la répartition des plantes et des animaux est largement déterminée par la température, il est naturel que les fossiles des anciens mondes organiques témoignent également des variations de température et de certains aspects de leurs environnements. Ces données ont été récemment rappelées par Schuehert et Matthew.
Les plantes fossiles sont utilisées depuis longtemps pour reconstituer les climats du passé, et les paléontologues leur accordent une grande importance. La découverte de fougères arborescentes, de cycadées, de pahns, de magnolias et d’arbres à pain fossilisés dans des dépôts continentaux de hautes latitudes permet de conclure que ces régions bénéficiaient d’un climat chaud à l’époque où elles vivaient. De même, la présence, dans les anciens dépôts marins des pays arctiques, d’une abondance de coraux fossilisés, ou plus précisément de récifs coralliens, de céphalopodes à coquille et de reptiles, indique que ces mers étaient également chaudes.
Des groupes entiers d’invertébrés sont conditionnés par les eaux chaudes et sont aujourd’hui largement utilisés pour reconstituer les climats passés. Les foraminifères coloniaux à grande coquille (Fusulinidae, Nummulinidae) ; l’abondance de coraux durs, notamment les constructeurs de récifs ; les bivalves constructeurs de récifs (rudistes, huîtres) ; une faune de bivalves et de gastéropodes très variée, en particulier avec des formes grandes ou très ornementées ; et l’abondance de céphalopodes à coquille (nautiles et ammonites) sont autant d’indicateurs d’eaux chaudes.
Dans les dépôts continentaux, la présence d’amphibiens, de reptiles, de nombreuses espèces de mammifères, et notamment de grands mammifères et de primates, est également un indicateur de climats terrestres chauds.
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¶ Climats des temps géologiques
L’essor de la paléoclimatologie. — Durant la première moitié du XIXe siècle, la quasi-totalité des géologues adhéraient à la théorie de Laplace, selon laquelle la Terre s’était formée à partir du Soleil, sous la forme d’une étoile gazeuse et chaude. Au cours des temps cosmiques, cette étoile se serait progressivement refroidie, passant d’un état fluide à un état plus solide, doté d’une croûte rocheuse. Puis, durant les longues périodes géologiques, à mesure que la croûte s’épaississait, le climat se serait refroidi, passant d’un climat très chaud à la répartition zonale actuelle, des climats tropicaux aux calottes glaciaires polaires. L’idée que la Terre avait récemment traversé un climat beaucoup plus froid que le climat actuel ne s’est imposée qu’au cours de la seconde moitié du XIXe siècle.
Dans de nombreuses régions, les preuves sont accablantes : la Terre ne fait que sortir du climat glaciaire du Pléistocène. La prise de conscience de ce fait a commencé dans les Alpes, ce paradis de montagnes et d’immenses étendues de glace. C’est un chasseur de chamois alpins, Perraudin, qui, en 1815, attira l’attention de l’ingénieur De Charpentier sur ce qui est aujourd’hui largement admis : les grands blocs de glace perchés sur les flancs des vallées alpines ont été transportés là et déposés par les glaciers actuels, lorsqu’ils étaient plus épais et plus étendus. Longtemps jugée extravagante, cette conclusion fut finalement reconnue comme juste par Perraudin, qui finit par convaincre un autre ingénieur, Venetz. Ce dernier expliqua aux naturalistes suisses réunis à Saint-Bernard en 1821 que ses observations le portaient à croire que tout le Valais avait été jadis recouvert d’un immense glacier, lequel s’étendait même au-delà des frontières du canton, recouvrant tout le canton de Vaud, jusqu’au Jura, et charriant les blocs et matériaux meubles qui jonchent aujourd’hui la vaste vallée suisse sous forme d’erratiques. Il ajouta que l’accumulation de roches hétérogènes en moraines était l’œuvre du retrait des glaciers, et que l’époque de leur formation se perdait dans la nuit des temps. Ce sont ces conclusions, republiées en 1835 par De Charpentier, qui incitèrent Louis Agassiz, en 1836, à entreprendre l’étude des glaciers alpins et, l’année suivante, à devenir le plus fervent défenseur de la théorie de l’ère glaciaire. Les Études sur les Glaciers d’Agassiz, 1840, et l’Essai sur les Glaciers de De Charpentier, 1841, sont les classiques qui ont révolutionné toute la pensée sur les climats du passé.
Succession des climats géologiques. — De nombreuses tillites anciennes sont connues ; en fait, [ p. 446 ] de nouvelles [ p. 445 ] sont découvertes chaque année. Les géologues connaissent aujourd’hui au moins sept périodes de changements climatiques marqués : le Protérozoïque inférieur et supérieur, le Silurien supérieur, le Permien inférieur, le Trias supérieur, le Crétacé supérieur et le Pléistocène ; parmi celles-ci, quatre (celles en italique) ont été caractérisées par des climats fortement réfrigérés ou glaciaires.
Le « thermomètre de la vie » marine indique de vastes périodes de températures douces à chaudes et relativement stables, avec de faibles variations zonales entre l’équateur et les pôles. La grande majorité des fossiles marins proviennent des mers peu profondes – des zones qui simulent au mieux les conditions climatiques terrestres – et les changements évolutifs enregistrés dans ces « médailles de la création » sont minimes sur de très longues périodes. Ces longues périodes de climats légèrement variables sont toutefois ponctuées de courts mais décisifs intervalles de refroidissement des eaux et de mortalité accrue qui en découle, suivis d’une évolution accélérée et de l’apparition de nouvelles populations.
Sur terre, l’histoire des changements climatiques, telle qu’interprétée principalement à partir des plantes enfouies, est plus nuancée et plus nette, mais parfois la stabilité des températures rappelle celle des zones marines. Autrement dit, les terres abritaient également des communautés végétales pérennes qui témoignent de climats tempérés à chauds, mais peu variables.
Inondations marines périodiques. — Le climat terrestre est influencé par des facteurs absents du climat marin, qui ont une grande incidence sur la température et l’humidité des continents. Le plus important est l’inondation périodique des continents par les eaux chaudes des océans, engendrant des climats plus doux et plus humides. La disparition de ces inondations entraîne des conditions plus fraîches et surtout plus sèches. L’impact de ces inondations périodiques ne doit pas être sous-estimé, car le continent nord-américain, comme mentionné précédemment, a été submergé à au moins dix-sept reprises, sur des superficies variant entre 150 000 et 4 000 000 de milles carrés.
Périodes périodiques de formation des montagnes. — Si l’on ajoute à ces facteurs l’effet sur le climat causé par le soulèvement périodique de chams de montagne, dont beaucoup devaient être enneigés, ou par la présence de volcans explosifs obscurcissant l’atmosphère terrestre et masquant le soleil d’une fine couche de cendres qui contribue à refroidir l’atmosphère, il devient immédiatement évident que, bien que les climats fussent généralement doux, ils devaient être légèrement variables.
Conclusions. — De manière générale, on peut dire que les fluctuations de température semblent avoir été faibles sur de vastes périodes, mais géologiquement, les climats ont varié entre des climats pluviaux tempérés à chauds, et des [ p. 447 ] climats arides tempérés à froids, voire glaciaires. L’aridité a également joué un rôle primordial dans le développement du vivant, faisant disparaître des écosystèmes entiers et érigeant des barrières infranchissables à la migration des espèces. De plus, lors des périodes d’émergence, les terres étaient souvent reliées par des ponts terrestres, et ces barrières ont modifié les courants océaniques et, par conséquent, le climat local (voir figure, p. 445).
¶ Partie II. Cycles de la vie et périodes critiques
Nous avons constaté que de vastes régions de notre propre continent ont été inondées à plusieurs reprises par les eaux marines, ce qui a eu pour effet d’étendre les zones d’eaux peu profondes des océans et de donner ainsi naissance à la fois à une vie marine en expansion — expansion non seulement numérique en individus mais aussi en espèces — et à une évolution restrictive de la vie terrestre.
Lorsque les terres sont basses et plus ou moins recouvertes par la mer, les régions concernées présentent un climat insulaire. Les forêts y sont alors plus répandues et les prairies ouvertes plus rares. Avec la disparition de la mer, les terres s’assèchent et les forêts se raréfient. Si, de surcroît, de vastes étendues s’élèvent en montagnes, le climat se refroidit, les zones alpines étant glaciales et froides. Si les montagnes dévient les courants d’air ou absorbent leur humidité, des régions semi-arides, voire désertiques, se forment sur les versants sous le vent des hauts plateaux. L’alternance d’un climat chaud et d’un climat froid favorise l’apparition de nombreuses nouvelles espèces, la plupart des espèces spécialisées disparaissant tandis que d’autres se transforment. Le manque d’humidité et l’apparition des déserts entraînent la quasi-disparition de pans entiers de la flore et de la faune, et les espèces survivantes sont hautement spécialisées par adaptation. De tels changements plongent les régions concernées dans des périodes critiques pour la vie terrestre.
À de nombreuses reprises au cours des ères géologiques, les terres émergées se sont retrouvées à peine au-dessus du niveau de la mer, et ces périodes ont été marquées par des climats doux à l’échelle mondiale. Cela est particulièrement visible pour le Pennsylvanien, le Jurassique, le Crétacé et l’Oligocène. À l’inverse, ces conditions contrastent fortement avec la topographie actuelle, caractérisée par des zones climatiques distinctes, de hautes montagnes aux climats frais à froids, des calottes glaciaires polaires et des climats équatoriaux chauds, et un cinquième de la superficie terrestre si aride qu’il s’agit de déserts. Toutes les eaux profondes des océans actuels sont glaciales depuis les [ p. 448 ] périodes glaciaires du Pléistocène, lorsque toute l’Amérique du Nord était recouverte d’une épaisse calotte glaciaire jusqu’à la rivière Ohio, et l’Europe jusqu’en Pologne. Le froid extrême était alors à son comble : on trouvait des morses jusqu’en Géorgie et des bœufs musqués du New Jersey au sud-ouest, en passant par le Kentucky, jusqu’en Oklahoma et au Nebraska. De tels changements climatiques majeurs apparaissent rapidement à l’échelle des temps géologiques et font disparaître de nombreuses espèces végétales et animales.
L’Afrique actuelle, de par sa situation équatoriale et sa longue histoire d’émergence, abrite une faune particulièrement localisée, parmi laquelle les mammifères les plus remarquables, semblables à ceux du Pliocène, occupent une place prépondérante. Imaginons maintenant la destruction qui frapperait ce sanctuaire, avec ses centaines, voire ses milliers de formes singulières, si la majeure partie du continent était submergée par les océans ou si un climat glacial s’installait. Les derniers vestiges du monde organique du Pliocène disparaîtraient. Cependant, aucun continent n’étant jamais entièrement englouti par les transgressions marines, seule une partie de la faune et de la flore serait anéantie, tandis que d’autres s’adapteraient aux nouvelles conditions. Si de petits îlots de terre subsistaient – et il en existerait certainement –, au retrait des eaux, la faune et la flore de ces îlots se développeraient au rythme de l’expansion de leurs habitats et de l’évolution de leur environnement, donnant naissance à de nouveaux assemblages de vie, caractéristiques de leur époque, mais présentant un lien indéniable avec ceux du Pliocène. Des changements physiques de cette nature se sont produits à maintes reprises et ont eu un impact considérable sur la vie terrestre depuis le Silurien. En revanche, l’extension des zones marines peu profondes a davantage favorisé la dispersion de ces faunes qu’une évolution expansive marquée. C’est lorsque la restriction survient que de nombreuses espèces disparaissent, en raison de la congestion croissante et de la perturbation générale de l’équilibre naturel.
L’étude des organismes du passé révèle la disparition de faunes entières dans de vastes régions, qui furent ensuite repeuplées par d’autres formes venues d’ailleurs. D’innombrables groupes, jadis florissants, ont disparu ; beaucoup d’autres ont connu leur apogée et sont aujourd’hui en déclin ; beaucoup d’autres prospèrent, voire se développent, et semblent promis à un bel avenir.
Ces faits géologiques ont depuis longtemps attiré l’attention des naturalistes, et un siècle avant notre ère, le grand Cuvier, en France, a popularisé la théorie erronée des cataclysmes. Selon cette théorie, la succession des formes de vie était expliquée par des destructions massives provoquées par des bouleversements géologiques soudains, transformant de vastes étendues marines en terres émergées ou inversement, suivies de recréations successives de la faune et de la flore. Bien avant Cuvier, cependant, un autre Français avait envisagé la vie comme un processus [ p. 449 ] continu et évolutif. Il s’agissait du naturaliste Buffon, à qui l’on doit la théorie de la continuité des conditions et de la vie. Cette théorie de la continuité (l’unifontarisme) a été formalisée géologiquement par James Hutton, d’Édimbourg, puis popularisée par le géologue et auteur de manuels Charles Lyell. Avec Lapmark, en France, et Charles Darwin, en Angleterre, est survenue la révolution de la pensée, faisant passer les conceptions des cataclysmes et des créations spéciales à celle du développement continu et de l’évolution organique.
Petits Hérauts et leurs Descendants Géants. — L’une des généralisations les plus frappantes de la paléontologie est que l’émergence des futurs dirigeants organiques commence par de petites formes discrètes. Dans tous les groupes de plantes et d’animaux, de tels dirigeants potentiels sont toujours présents. En fait, chaque individu, aussi grand soit-il, commence dans un microcosme, et la vie elle-même a commencé dans les plus petites et les plus simples globules de protoplasme primitif. Les céphalopodes à coquille apparaissent au Cambrien inférieur avec une longueur dépassant rarement 10 millimètres, et se développent, selon diverses lignées et à différentes époques, en géants de plusieurs pieds d’envergure. Au Silurien, les poissons sont tous minuscules, et même si de grands géants sont présents au Dévonien (Arthrodira), les plus grands de nombreuses familles apparaissent avec le Mésozoïque et le Cénozoïque. Les Amphibiens mesurent rarement 90 cm de long au début du Pennsylvanien, mais des géants deux à quatre fois plus grands apparaissent au Permien et plus particulièrement au Trias ; Les reptiles suivent le même schéma d’évolution que les amphibiens, mais connaissent une évolution fulgurante au Permien pour devenir, au Mésozoïque, les maîtres de la terre, des océans et des airs. Les dinosaures titans du Jurassique et du Crétacé sont les animaux terrestres les plus massifs ayant jamais existé, atteignant un poids de 40 tonnes, et au moins un des « dragons » de la fin du Crétacé possédait une envergure de 7,6 mètres. Enfin, tout au long du Mésozoïque, les reptiles sont petits et peu visibles, mais la disparition des dinosaures marque leur ascension rapide vers le statut de géants dominants au Cénozoïque.
Ces formes géantes hyperspécialisées disparaissent pendant ou peu après des périodes de changements climatiques ou environnementaux marqués. Ce n’est pas seulement leur taille qui provoque leur extinction, mais la combinaison d’un environnement en mutation : la disparition de leurs habitats et la raréfaction ou l’altération de leur nourriture, auxquelles elles ne peuvent s’adapter. Il arrive souvent que les animaux plus petits disparaissent également à ces époques, mais il subsiste toujours des populations qui trouvent un territoire inoccupé ; elles s’y développent, s’adaptent aux nouvelles conditions et deviennent à leur tour les maîtres de leur temps.
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E.D. Cope a nommé ce développement pulsatile ou cyclique de la vie la « survie des non spécialisés ». Il l’a exprimé comme une loi de l’évolution, à savoir que les types hautement développés ou spécialisés d’une période géologique ne sont pas les parents des types des périodes suivantes, mais que la descendance provient des moins spécialisés des âges précédents.
Osborn conclut que l’extinction des espèces commence par une diminution de leurs effectifs, quelle qu’en soit la forme. Cette diminution peut résulter d’une cause principale ou originelle, suivie d’autres causes dont les effets s’accumulent. « L’affaiblissement d’un élément vital met un animal en danger à bien d’autres égards. »
Parasitisme. — On dit que plus de la moitié des formes animales connues sont des parasites et que tous les organismes, même les parasites eux-mêmes, en sont infestés. L’espèce humaine abrite plus de cinquante espèces de parasites. Le parasitisme est l’un des meilleurs exemples de l’interdépendance des organismes. Les hôtes peuvent devenir immunisés contre leurs parasites, mais lorsque des formes immunisées depuis longtemps entrent en contact, par la migration, avec celles qui n’ont pas encore été infestées par ces parasites, les espèces nouvellement attaquées peuvent tomber malades et mourir, voire être totalement décimées. C’est pourquoi les périodes de migrations massives de plantes et d’animaux à travers des ponts terrestres nouvellement formés sont celles où les maladies parasitaires sont les plus destructrices, anéantissant des pans entiers de la flore et de la faune. Les parasites, même chez les hôtes immunisés, jouent un rôle majeur dans l’évolution. (Ecclésiaste)
Changements interorganiques. — Dans les paragraphes précédents, nous avons évoqué certaines des causes physiques les plus marquantes à l’origine des changements dans le monde organique. Nous allons maintenant examiner, brièvement, certaines réactions entre les organismes eux-mêmes, ainsi que la chaîne de conséquences interdépendantes qui conduit à une destruction spécifique ou à une transformation en de nouvelles formes adaptatives. La plupart des organismes sont interdépendants ; par exemple, la plupart des fleurs ne pourraient fructifier sans la recherche de pollen ou de nectar par les insectes, et les mammifères sont étroitement liés à des parasites externes et internes. Ainsi, l’interdépendance organique s’étend des organismes supérieurs aux organismes inférieurs. Toute perturbation de cette chaîne d’interdépendance entraîne inévitablement un cycle de réactions jusqu’à ce que l’équilibre de la nature soit rétabli.
Périodes critiques dans le monde organique. — L’enveloppe rocheuse de la Terre est presque toujours en mouvement lent, se déformant légèrement verticalement pour compenser les changements internes, et des portions [ p. 451 ] de celle-ci sont périodiquement soulevées pour former des montagnes. Autrement dit, l’histoire de la Terre est marquée par de longues périodes de légers ajustements, physiques et organiques, ponctuées de périodes plus courtes de déformations importantes. Ce sont ces périodes de formation des montagnes qui conditionnent l’histoire géographique ancienne, les troubles de la croûte terrestre avec les changements climatiques marqués qui en découlent, et l’évolution organique.
Les périodes débutent par de petites mers, faisant suite à l’élévation continentale et au retrait des océans à la fin du Protérozoïque. La période médiane est une phase plus longue de stabilité crustale et d’inondations plus ou moins importantes des continents par les océans. On observe ici encore une évolution constante de la géographie et des climats des milieux terrestres et marins. Chacun de ces mouvements actifs et décisifs se produit généralement vers la fin d’une période, mais vers la fin des ères (Protérozoïque tardif, Permien, Crétacé, Pliocène), de nombreuses régions de la croûte terrestre s’élèvent pour former des montagnes. Il en résulte des bouleversements majeurs de la géographie et de la vie, lorsque les eaux marines se retirent presque complètement des continents, que les terres atteignent leur altitude maximale et que les climats sont nettement zonés, avec des régions froides à froides. Des périodes critiques, à des degrés divers, s’abattent sur le monde organique désorganisé.
Le terme « périodes critiques » a été proposé par Joseph LeConte en 1877. En 1895, ces périodes ont été définies comme des phases de réajustements très généraux de la croûte terrestre, entraînant ainsi des changements profonds de la géographie physique. Durant ces périodes, les modifications physiques sont si importantes et si généralisées qu’elles affectent profondément et largement les climats de la Terre, et provoquent de ce fait des changements marqués dans le monde organique. Ces périodes critiques, ou révolutions, ne sont cependant pas catastrophiques, car les mouvements crustaux, d’évolution lente, se poursuivent pendant des millions d’années (voir schéma, p. 445).
Résumé. — Nous avons vu comment les climats du passé géologique ont fluctué, passant de longues périodes de conditions douces et légèrement variables, avec des variations locales entre périodes humides et sèches, à des périodes plus courtes et ponctuelles de températures fraîches à froides. Cette variabilité climatique semble être largement déterminée par les changements de la surface terrestre, non seulement par la transformation des plaines en hauts plateaux et le refroidissement climatique qui en résulte, mais aussi par les déplacements périodiques des océans sous forme de mers peu profondes recouvrant les continents. Plus les zones marines sont vastes, plus les climats humides et tempérés qui en résultent sont étendus ; et plus les inondations sont faibles, plus les climats terrestres sont contrastés. Un regard rétrospectif sur les ères géologiques semble révéler la surface terrestre et ses climats en perpétuel mouvement, mais après tout, puisque le temps géologique est extrêmement long, les conditions moyennes d’une période donnée persistent pendant des millénaires.
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Lorsque l’environnement physique des organismes ne subit pas de changements excessifs, la flore et la faune s’y adaptent rapidement. De tels changements n’entraînent pas de transformations majeures. En revanche, lorsque les changements sont profonds, notamment lorsque le climat se refroidit et que la topographie devient accidentée, la vie est soumise à de vastes bouleversements, car elle se trouve confrontée à des conditions critiques. C’est alors que l’on observe les plus grands changements dans les communautés vivantes, la disparition des espèces les plus spécialisées et des géants, et l’émergence de nouvelles formes de vie, en quelque sorte à partir des espèces plus petites et moins spécialisées – une illustration parfaite de la loi de la survie des espèces non spécialisées.
À travers les mouvements périodiques de la surface terrestre et la succession de cycles climatiques qui en découle, nous observons la lutte pour la survie des plantes et des animaux, qui aboutit à la conservation des plus aptes grâce à leur adaptation aux environnements changeants. Et dans la perspective du passé, nous percevons les hauts et les bas de la vie, son rythme à travers les ères géologiques. Dans tout cela, il y a cependant une progression vers une plus grande complexité individuelle au sein d’un complexe organique de plus en plus complexe, qui atteint des niveaux de conscience toujours plus élevés.
¶ Lecture collatérale
Ernst Antevs, Le recul de la dernière calotte glaciaire en Nouvelle-Angleterre. American Geographical Society, Research Series, n° 11, 1922.
Joseph Barrell, Relations entre le climat et les dépôts terrestres. Journal of Geology, Vol. 16, 1908, pp. 159-190, 255-295, 363-384.
Joseph Barrell, Influence des climats du Silurien-Dévonien sur l’essor des vertébrés à respiration aérienne. Bulletin de la Société géologique d’Amérique, vol. 27, 1916, p. 387-436.
Joseph B. Arrell, Relations probables entre le changement climatique et l’origine de l’homme-singe du Tertiaire. Scientific Monthly, janvier 1917, pp. 16-26.
R. G. Eccles, L’étendue de la maladie. Dossier médical du 8 mars 1913.
W.J. Humphreys, Physique de l’air. Philadelphie (Lippincott), 1920. Ellsworth Huntington et S.S. Visher, Changements climatiques, leur nature et leurs causes. New Haven (Yale University Press), 1922.
W. D. Matthew, Climat et évolution. Annales de l’Académie des sciences de New York, vol. 24, 1915, pp. 171-318.
M. Neumayr, Sur les zones climatiques durant les périodes jurassique et crétacée. Mémoires de l’Académie impériale des sciences, Vienne, Vol. 47, 1883, pp. 277-310.
W. H. Sherzer, Critères de reconnaissance des différents types de grains de sable. Bulletin de la Société géologique d’Amérique, vol. 21, 1910, pp. 625-662.
J. Walther, La loi de la formation des connaissances. Leipzig (Quelle et Meyer), 1912. Une quatrième édition paraîtra en 1923.
R. DeC. Ward, Le climat considéré en particulier en relation avec l’homme - New York (Putnam), 1908.
| XXXI. Le Permien et son climat glaciaire | Page de titre | XXXIII. Le début de l'ère mésozoïque : la période triasique |