Les grands événements du monde physique et l'histoire
de la vie
 
    La tectonique des plaques et l'histoire de la vie

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Philippe Janvier
UMR 8569,
Muséum National d'Histoire Naturelle, Paris

 

 

 

 

 

 

 

 

 





Le lien entre l'histoire du monde physique et celle de la vie est bien illustrée par la relation entre la dérive des continents et la diversité des grands groupes animaux ou végétaux. Dès la formation de la croûte terrestre, les mouvements de convection du manteau de notre planète l'ont constamment fragmentée, recomposée, faisant apparaître puis disparaître les plaques océaniques qui forment le fond des océans.
(Voir le dossier Sagascience : www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/accueil.html
et le site :
www.scotese.com)
La vie, tant marine que continentale, a subi l'influence de cette dérive des continents et de ses corollaires, l'ouverture et la fermeture des océans, ainsi que la formation des chaînes de montagnes.


FRAGMENTATION : LA VICARIANCE



En biogéographie historique (l'étude de l'histoire de la répartition géographique des espèces et des groupes), on appelle "vicariance" la naissance de deux (ou plus) espèces à la suite de la fragmentation de l'aire de répartition de leur espèce-mère.
Cette cause de la spéciation est fréquente et, à une petite échelle, peut survenir par exemple à la suite de la fragmentation d'un environnement forestier autrefois continu.
A une plus grande échelle, la fragmentation d'un grand continent en deux continents à la suite de l'ouverture d'un océan a exactement le même effet. Par exemple, l'ouverture de l'Atlantique sud, qui a commencé il y a quelque 120 millions d'années, a progressivement séparé l'Amérique du Sud de l'Afrique, coupant ainsi les flux géniques entre les individus des espèces qui vivaient sur cette aire géographique jadis commune.
Bien sûr, cette séparation a été très lente, s'étalant sur plus de 30 millions d'années et, pendant très longtemps, des échanges restaient possibles entre les deux nouveaux continents, mais ces échanges se sont peu à peu réduits, jusqu'à un isolement complet des faunes et des flores sud-américaines d'une part et africaines d'autre part. Au sein d'une espèce, des populations sud-américaines étaient ainsi coupées de leurs "sœurs" africaines et sont devenues en quelques millions d'années des espèces à part entière qui se sont ensuite diversifiées, constituant de grands groupes, respectivement endémiques (= uniques) dans chacun de ces deux continents. De nos jours, de très nombreux groupes zoologiques ou botaniques sud-américains ont donc leur "vicariant", leur groupe-frère, en Afrique.

Un exemple classique est celui des poissons à poumons, ou Dipneustes (voir "Les arbres phylogénétiques du monde vivant", Sarcoptérygiens, dans ce dossier), qui, dès le début du 20e siècle, avaient été considérés par Alfred Wegener comme l'un des arguments en faveur de l'hypothèse de la dérive des continents. Les Dipneustes actuels comprennent trois genres, Neoceratodus en Australie, Protopterus en Afrique et Lepidosiren en Amérique du Sud, tous vivant en eau douce. Les deux genres les plus étroitement apparentés sont Neoceratodus et Lepidosiren et leur aspect est très similaire. Ils sont tous deux classés dans la famille des lépidosirénidés et aucun lépidosirénidé fossile n'est connu en-dehors de l'Amérique du Sud et de l'Afrique. Il est donc clair qu'ils se sont différenciés à partir d'une espèce ancestrale commune qui vivait, avant l'ouverture de l'Atlantique, sur une aire géographique commune constituée par ce qui est actuellement l'Amérique du Sud et l'Afrique.

Il existe d'innombrables exemples similaires, en particulier chez les plantes et les insectes. Souvent, la Paléontologie montre l'existence, tant en Amérique du Sud qu'en Afrique, de fossiles d'espèces appartenant au même groupe que les deux "vicariants" actuels, mais plus primitives, dans des couches de terrain antérieurs à l'ouverture de l'Atlantique Sud.

Pourtant, ce mécanisme de la vicariance biogéographique liée à la dérive des continents n'est pas toujours aussi simple. L'effet de la vicariance est souvent obscurci par des cas de dispersion plus ou moins aléatoire au travers des barrières physiques. Des graines transportées par le vent ou flottant en mer, des insectes emportés par des tempêtes, des radeaux naturels vomis par les grands fleuves ont pendant longtemps (et même encore de nos jours) permis aux espèces de franchir l'Atlantique naissant. C'est ainsi que, peut-être transportés par des radeaux naturels, des primates et des rongeurs africains ont pu coloniser l'Amérique du Sud il y a environ 40 millions d'années, alors que l'Atlantique Sud était déja ouvert. Le tri entre la diversité biotique liée à la dérive des continents et celle engendrée par le hasard de la dispersion est donc difficile à faire, mais il est possible : c'est le but de la "biogéographie de la vicariance" (voir "La géographie et l'évolution").

COLLISION : LA COMPÉTITION

A l'inverse, la dérive des continents peut aussi être la cause de collision entre les continents : l'Inde, après une longue dérive vers le nord, est entrée en collision avec la Laurasie il y a environ 50 millions d'années, causant la formation de l'Himalaya; l'Afrique progresse vers l'Europe et l'Australie vers l'Asie.

Dans de tels cas, les êtres vivants portés par chacun des continents qui entrent en collision et qui avaient été isolés pendant des millions d'années se trouvent confrontés à une concurrence. Des échanges de faunes et de flores surviennent, avec d'inévitables cas de disparition de groupes entiers ou, au contraire, de rapide diversification d'autres groupes.
Lors de la fermeture de l'océan Téthys qui séparait encore l'Afrique de l'Eurasie il y a une quinzaine de millions d'années, de nombreux groupes de mammifères africains, comme les bovidés, les giraffidés ou les éléphants ont envahi la Laurasie, supplantant ainsi d'autres groupes de mammifères qui ont finalement disparu.

De la même manière, lorsque la formation de l'isthme de Panama a réuni l'Amérique du Nord à l'Amérique du Sud, il y a 3 millions d'années, après un isolement d'environ 50 millions d'années de cette dernière, une grande partie de la faune autochtone sud-américaine a été supplantée par les mammifères nord-américains. Dans des millions d'années, l'Australie aussi entrera en collision avec l'Asie du Sud-Est et, s'il y a encore des marsupiaux australiens, ils auront à affronter la rude concurrence des mammifères placentaires asiatiques.

LA TECTONIQUE DES PLAQUES A-T-ELLE CRÉÉ DE LA DIVERSITÉ?

L'une des questions que ce posent certains biogéographes, comme l'ornithologue américain Joël Cracraft, est de savoir si la tectonique des plaques, la "dérive des continents", est responsable d'une augmentation de la diversité des espèces, au moins au cours des 200 derniers millions d'années environ.

En effet, depuis le Carbonifère jusqu'au Jurassique, soit de –350 à – 200 millions d'années environ, la plupart des continents étaient réunis en une unique masse continentale appelée la Pangée. Bien sûr, des mers "épicontinentales", peu profondes, s'étendaient ça et là sur la surface de la Pangée et y encerclaient des terres émergées, mais leur extension était fluctuante et permettaient des échanges de faunes et de flores plus aisés qu'à travers un vaste espace océanique permanent.

Les fossiles montrent que les faunes et les flores terrestres qui vivaient sur cette Pangée étaient globalement assez homogènes, avec toutefois des distinctions apparamment liées aux zones climatiques.
Plus tard, et jusqu'à nos jours, la fragmentation de la Pangée a créé des barrières difficilement franchissables, isolant des continents dont les faunes et les flores devenaient endémiques.

Il est aisé de concevoir, sur un plan purement théorique, que la division d'une masse continentale portant N groupes zoologiques ou botaniques en deux continents isolés aura pour conséquence, à long terme, l'apparition de 2N groupes, donc un gain de diversité. Il est aussi intéressant de constater que le comptage du nombre d'espèces connues à l'état fossile pour chaque période géologique depuis 530 millions d'années met en évidence une augmentation très rapide du nombre d'espèces à partir du début du Crétacé, il y a environ 140 millions d'années, jusqu'à l'époque actuelle.

Même s'il faut considérer ces "courbes de biodiversité" comme très provisoires et certainement en partie faussées par de nombreux biais (taxonomiques, méthodologiques), la coïncidence de cette rapide augmentation de la diversité spécifique avec le début de la fragmentation de la Pangée est peut-être un message.



 
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