L'extinction de masse du Permien est-elle due à des micro-organismes ?

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Il y a 252 millions d'années, 90 % des espèces vivantes de la Terre disparaissait en 60.000 ans. Si différentes causes ont été avancées pour expliquer cette crise biologique, des scientifiques du MIT pensent avoir retracé le terrible scénario à l’origine de cette extinction de masse. Et le principal coupable serait microscopique.

La Terre a connu cinq grands épisodes d’extinctions des êtres vivants, et les activités anthropiques pourraient bien mener à une nouvelle vague meurtrière. La pire d’entre toutes s’est produite il y a 252 millions d’années, à l’interface entre deux périodes géologiques : le Permien et le Trias. À l’époque, 96 % des espèces marines et 70 % des espèces terrestres ont disparu en l’espace de 60.000 ans. N’a subsisté qu’environ 10 % de la diversité biologique. Quant à la cause de ce cataclysme, différentes hypothèses sont avancées.

Lors de l’extinction Permien-Trias, il y a 252 millions d’années, la quasi-totalité des espèces marines, comme cet Eurypterus, ont péri. Le principal coupable : des archées microscopiques nommées Methanosarcina. Obsidian Soul, Wikipédia, cc by 2.0

L’un des scénarios envisagés propose qu’un volcanisme intense au niveau des trapps de Sibérie a fortement bouleversé le climat de l’époque du fait de forts rejets de CO2 dans l’atmosphère. Les fouilles géologiques révèlent effectivement un apport massif de carbone très précisément à cette époque. Les températures à la surface et dans les mers auraient augmenté, et les océans se seraient acidifiés, perturbant les milieux et entraînant une disparition de masse.

Néanmoins, Daniel Rothman ou encore Gregory Fournier, tous deux chercheurs au MIT, ont voulu tester et éprouver cette hypothèse pour s’assurer qu’il n’y avait pas de faille dans le raisonnement. Or ils ont trouvé quelques incohérences qu’ils se proposent de balayer en proposant un nouveau scénario, à lire dans Pnas.

La piste des volcans sibériens a d’abord été étudiée. Il s’agit probablement des éruptions les plus intenses ces 500 derniers millions d’années, avec des coulées de lave recouvrant une surface de 7 millions de km2, soit peu ou prou la superficie de l’Australie. Néanmoins, les calculs des scientifiques révèlent que les émissions de CO2 associées ne peuvent expliquer l’ampleur des dépôts de carbone retrouvés dans les couches géologiques de cette époque.

Les trapps de Sibérie révèlent les traces d’un supervolcanisme à l’époque de cette terrible crise biologique. Matthew G. Landry, Wikipédia, cc by sa 2.5

D’autre part, une formation volcanique de la sorte se caractérise par des rejets massifs de gaz, suivis par des ralentissements. Or d’après les mesures des chercheurs, les émissions se sont amplifiées de manière exponentielle au cours du temps. Le modèle précédemment évoqué ne colle pas tel quel.

Il faut donc envisager de nouvelles solutions. Or, il n’y a qu’une seule explication plausible aux yeux des scientifiques pour justifier d’une élévation si soudaine des taux de gaz carbonés : celle d’une forte expansion de micro-organismes. Mais lesquels ?

Les Grenouilles 13/4/2013

Les éruptions des trapps de Sibérie sont également connues pour modifier d’autres paramètres. D’une part, les microparticules en suspension dans l’air limitent l’arrivée du rayonnement solaire dans les océans : les algues ne pratiquent plus aussi intensément la photosynthèse. Les molécules carbonées s’accumulent, et notamment l’acétate. Ensuite, ce volcanisme a rejeté des quantités astronomiques de nickel à la surface de la Terre.

Ces deux paramètres sont très importants pour des archées (des procaryotes non bactériens) actuelles appelées Methanosarcina. Ces unicellulaires se nourrissent d’acétate et de nickel, en échange de quoi ils rejettent de fortes quantités de méthane, un gaz à effet de serre. Alors qu’on les pensait capables de réaliser ces opérations chimiques depuis 400 millions d’années, de nouvelles analyses génétiques menées par les chercheurs états-uniens semblent indiquer que ces micro-organismes ont acquis cette aptitude par transfert de gènes à cette époque bien précise.

Royal Tyrrell Museum 11/2/2013

Toutes les conditions étaient donc réunies pour une croissance exponentielle de ces archées. Les rejets massifs de méthane auraient donc contribué à réchauffer le climat. Une partie de ce gaz aurait été transformé en CO2 par des microbes à partir de l’O2 ambiant, limitant ainsi les quantités de ce gaz nécessaire à la respiration des animaux. Ces émissions de méthane se sont poursuivies 100.000 ans après qu’il ne subsiste plus grand-chose sur Terre. Il faudra attendre ensuite 30 millions d’années avant de retrouver une diversité biologique digne de ce nom, avec notamment l’émergence des dinosaures.

La pire extinction de masse serait donc due à un malheureux concours de circonstances dans lequel les trapps de Sibérie auraient joué un rôle de catalyseur, en plus d’être acteur. Lorsque l’on mesure les effets catastrophiques de rejets massifs de gaz à effets de serre, on ne peut s’empêcher d’établir un parallèle avec les émissions actuelles de l’Homme. Rappelons qu’à l’époque, il avait fallu 60.000 ans pour détruire l’essentiel de la vie sur Terre. Il reste donc du temps à l’espèce humaine, engagée dans les processus industriels depuis 150 ans, pour faire aussi bien que Methanosarcina...

Retrouvez cet article sur Futura Sciences 3avr2014