Permien : la plus grande extinction

La fin du Permien a été marquée, voici environ 245 millions d’années, par la plus dramatique extinction de masse jamais enregistrée.
Cette extinction a touché plus de 95% des espèces.
Comme pour les autres grandes extinctions de masse, les causes exactes restent à déterminer. Cependant, il est peu probable qu’un seul évènement en est la cause. Il est beaucoup plus vraisemblable qu’une série d’évènements ait abouti à cette catastrophe.
Les extinctions d’espèces ont-elles été rapides ou progressives ? C’est une autre question qui fait toujours débat.

J’ai réalisé ce dossier en synthétisant les nombreuses théories qui ont été suggérées sur les 50 dernières années.

Climat et dérive des continents au Permien

Au Permien (295-245 Ma), les continents se rapprochèrent beaucoup. Les supercontinents du nord et du sud, la Laurasie et le Gondwana, entamèrent leur rapprochement pour se réunir à la fin de la période en une seule masse continentale appelée Pangée.

Le climat devint de plus en plus chaud et aride. Les grands marécages, les lacs et els plaines inondées s’asséchèrent.

Cependant, les conditions climatiques étaient encore trop froides au sud pour permettre l’évolution des reptiles.
La plupart des fossiles de reptiles ont été retrouvées dans l’hémisphère nord qui bénéficiait d’un climat tropical.

Le Permien se caractérise par une détérioration du climat. Le niveau des mers a continuellement baissé durant la plus grande partie de cette période. Cette régression a été provoquée par des grands phénomènes de tectonique des plaques ayant conduit à la formation de la Pangée.

La Pangée correspond à la fusion de tous les continents. Cela signifie que la fusion des plates-formes continentales a asséché de gigantesques zones, auparavant immergées, qui hébergeaient toute une faune marine.

On a également des preuves d’un épisode glaciaire survenu à la fin du Permien, d’après des traces observées en Sibérie et dans l’est de l’Australie.

Ces glaciations ont dû être cycliques car le niveau de la mer semble avoir baissé et monté tous les 2,5 millions d’années au milieu et à la fin du Permien.

A l’intérieur de la Pangée, d’énormes déserts ont pris place.
Des montagnes se sont formées par plissement au niveau de la ligne de fusion entre continents.

Tous ces phénomènes physiques ont été décelés d’après les traces paléoclimatiques retrouvées dans les roches permiennes.

La faune au Permien

Les pélycosauriens sont les animaux les plus connus du grand public. On les appelle communément « reptiles à voilure »  bien que cette dénomination soit inexacte.
Seulement quelques espèces comme Dimetrodon ou Edaphosaurus exhibaient de grandes voilures sur le dos. La majorité des pélycosauriens en étaient dépourvus comme Ophiacodon, Haptodus ou Cotylorhynchus.

Les pélycosauriens sont les premiers synapsides ou reptiles mammaliens. C’était le groupe le plus répandu au début du Permien.
Ils se sont surtout épanouis au Permien inférieur. Durant la même période, les thérapsides se sont répandus et ont perduré jusqu’à la fin du Permien.

Recontitution de Dimetrodon. By Diveofficer. Licence

Il fallut 80 millions d’années d’évolution reptilienne avant qu’un membre de ce groupe ne s’adapte à la vie dans l’eau. Mesosaurus fait partie des premiers reptiles marins. Il mesurait environ 1 m de long.

Les immenses récifs fourmillaient d’animaux marins. Les brachiopodes se multiplièrent et de nouveaux groupes de poissons firent leur apparition.

Les extinctions de la fin du Permien

La fin du Permien fut aussi la fin du Paléozoïque « l’ère de la vie ancienne ».
Le passage du Permien au Trias a inauguré une nouvelle ère, le Mésozoïque « la vie moyenne ».

A la fin du Permien, il y a eut des bouleversements dramatiques. Que ce soit sur Terre ou dans les mers, presque toutes les espèces ont été décimées.
Ces extinctions représentent la catastrophe la plus importante que la vie sur Terre ait jamais connue.

Que s’est-il passé ?

Depuis que les scientifiques se sont penchés sur les grandes extinctions, deux théories se sont opposées : celle dite du « catastrophisme » et celle appelée « uniformitarisme » inaugurée par Hutton à la fin du 18e siècle.
Cette théorie, reprise par les premiers théoriciens de l’évolution de la vie, défend l’idée d’un changement lent et graduel.

Cependant, il est difficile de maintenir une vision totalement « uniformitariste » de l’évolution de la vie.

Selon les recherches actuelles, l’apparition des espèces dans les archives fossiles ne résulte pas toujours d’une série continue de changements mais d’une série de sauts.
On peut en déduire que ces sauts sont simplement dus à des lacunes temporaires dans la mise au jour de fossiles ou que ces sauts sont bien réels.

L’extinction de la fin du permien est la plus destructrice mais également la plus difficile à étudier. Des problèmes de datation de roches rendent l’échelle des temps mal définie.
De plus, les paléontologues ne disposent pas de suffisamment de bons échantillons couvrant l’intervalle crucial.

Plusieurs causes ont été mises en avant :

• Changement du niveau des mers
• Changement climatique
• Eruptions volcaniques en chaîne
• Collision avec des météorites

Mais, ces phénomènes sont présents à d’autres périodes sans qu’il y ait eu extinction de masse.

La détérioration du climat a obligatoirement modifié les biotopes et donc entraîné quelques extinctions.
Cependant, on peut douter que cela ait été suffisant pour provoquer la grande crise du Permien.

Toutes les espèces n’ont pas été touchées de la même façon. Certaines extinctions ont été plus soudaines que d’autres.
Par exemple, les coraux dominants du Paléozoïque ont décliné tout au long du Permien. 98% des crinoïdes (lis de mer) ont disparu, 78% des brachiopodes articulés et ce qu’il restait des trilobites.
Par contre, les gastéropodes ne furent touchés qu’à environ 27%.

Sur les continents, Stephen Jay Gould a établi que 27 familles sur 37 d’amphibiens et reptiles avaient disparu au cours des 5 derniers millions d’années de cette période.

Des études ont suggéré que les extinctions chez les tétrapodes terrestres  ont commencé 5 à 10 millions d’années avant la fin du Permien.

Bien sûr, ces statistiques sont à prendre avec recul car elles sont basées sur les archives fossiles connues. Beaucoup d’espèces restent encore à découvrir sur cette période.

Tony Hallam, de l’université de Birmingham et Paul Wignall, de l’université de Leeds, ont souligné que la baisse du niveau de la mer à la fin du Permien a exposé de grandes surfaces continentales à une altération chimique.
Ils ont estimé qu’il y avait eu un fort accroissement du volume du gaz carbonique et donc une forte diminution du volume de l’oxygène.
Le même phénomène intervient actuellement, appelé effet de serre, à cause de l’activité humaine très dépendante des combustibles fossiles.

En 2001, Paul Wignall a renforcé sa théorie en soulignant le fait que la fonte massive de glaces sous-marines libère du méthane qui est un gaz à effet de serre puissant.

D’après plusieurs calculs, la teneur en oxygène de l’atmosphère aurait chuté à la valeur très basse de 15% (30% normalement).
Cette diminution drastique a certainement été fatale à plusieurs espèces dont les tétrapodes terrestres.

Dans ce scénario, ce serait une lente asphyxie des espèces sur les continents et dans les mers qui aurait causé les grandes extinctions.

Un autre scénario met en vedette les éruptions volcaniques. D’après les traces retrouvées, deux grands épisodes volcaniques se sont produits à la fin du Permien.
Les volcans ont déversé en Sibérie des laves sur une superficie de 1,5 millions de km². En Chine du sud, des éruptions ont déversé dans l’atmosphère d’énormes quantités de cendres.
Si ces cendres ont été projetées assez haut dans l’atmosphère, elles peuvent avoir provoqué un abaissement de la température à l’échelle mondiale.

Steven Stanley, de l’université J.Hopkins à Baltimore, a soutenu l’hypothèse du refroidissement planétaire. Ce refroidissement est effectivement attesté ainsi que la formation de calottes glaciaires aux deux pôles à la fin du Permien.
Cependant, cet épisode glaciaire est encore mal daté et on ne sait pas avec certitude s’il coïncide avec les grandes extinctions.

De plus, personnellement, je ferais remarquer que d’autres épisodes glaciaires se sont produits sur notre planète sans que cela entraîne de grandes extinctions de masse.

Il est certain que la fusion des continents,  la baisse du niveau des mers et les changements climatiques ont affecté les espèces animales.
Mais  jusqu’à quel point ? Là encore, on peut comparer avec d’autres périodes. Au milieu de l’Oligocène par exemple, le niveau des mers a énormément baissé sans entraîner des extinctions à grande échelle.

Concernant l’extinction du Permien, il n’existe aucune preuve d’un impact météorique. Du moins, on n’a pas encore retrouvé un cratère suffisamment grand et daté de cette période qui pourrait correspondre au bouleversement de la transition permo-triasique.

Beaucoup plus récemment, en mars 2009, une nouvelle théorie a été publiée dans la revue Doklady Earth Sciences.
Une équipe internationale dirigée par Ludwig Weissflog a trouvé des micro-organismes capables de produire des gaz halogénés, c’est-à-dire contenant du fluor, du chlore, du brome ou de l’iode, dans les bassins salés actuels.

Selon eux, ces gaz volatils aux effets toxiques sur la flore environnante, auraient été à l’origine d’un changement majeur de la composition de l’atmosphère.

Les chercheurs ont estimé le taux de gaz halogénés volatils provenant du bassin du Zechstein, une ancienne mer intérieure de près de 600.000 km² située au niveau de l’actuelle Europe du Nord.
D’après leurs calculs, cette mer intérieure aurait relâché suffisamment de gaz pour causer des dommages irréversibles sur la flore et modifier la composition de l’atmosphère.

Parmi toutes ces théories, il est difficile de désigner un seul coupable. On peut simplement affirmer que sur une période d’environ 20 millions d’années (environ le milieu du Permien à la fin), de gigantesques bouleversements à l’échelle planétaire ont été provoqués par la fusion des continents et le changement climatique.

Il est donc plausible que cette grande crise a été l’aboutissement d’une interaction entre différents changements.
Peut-être que notre erreur est-elle de vouloir trouver un seul coupable.

Dans l’étude des extinctions, il est possible que nous n’ayons jamais aucune certitude.

V. Battaglia (14.05.2009)

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Dimetrodon

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