Effondrement de la forêt tropicale carbonifère - Carboniferous rainforest collapse

Les forêts de charbon ont continué après l'effondrement de la forêt tropicale carbonifère. Ces fossiles végétaux proviennent d'une de ces forêts datant d'environ 5 millions d'années après le CRC. Cependant, la composition des forêts modifiées d'une Lepidodendron -dominated forêt à l' un des principalement fougères arborescentes et des fougères de graines .

L' effondrement de la forêt tropicale du Carbonifère ( CRC ) était un événement d'extinction mineur qui s'est produit il y a environ 305 millions d'années au Carbonifère . Il a modifié les vastes forêts de charbon qui couvraient la région équatoriale d' Euramerica (Europe et Amérique). Cet événement a peut-être fragmenté les forêts en refuges isolés ou « îles » écologiques, ce qui a à son tour encouragé le nanisme et, peu de temps après, l'extinction de nombreuses espèces végétales et animales. Après l'événement, les forêts tropicales houillères se sont poursuivies dans de vastes régions de la Terre, mais leur étendue et leur composition ont été modifiées.

L'événement s'est produit à la fin du Moscovien et s'est poursuivi jusqu'aux premiers stades kasimoviens du Pennsylvanien (Carbonifère supérieur).

Modèles d'extinction sur terre

Fougères et fougères arborescentes du parc national du mont Field , donnant une idée de l'apparence d'une forêt tropicale carbonifère

Au Carbonifère, les grandes forêts tropicales humides d' Euramerica abritaient des lycopodiophytes imposants , un mélange hétérogène de végétation, ainsi qu'une grande diversité de vie animale : libellules géantes, mille-pattes, cafards, amphibiens et les premiers amniotes .

Les plantes

La montée des forêts tropicales humides au Carbonifère a considérablement modifié les paysages en érodant les systèmes fluviaux anastomosés (tressés) à faible énergie et riches en matières organiques avec de multiples canaux et des îles alluviales stables . L'évolution continue des plantes arborescentes a augmenté la stabilité de la plaine inondable (moins d'érosion et de mouvement) par la densité des forêts de la plaine inondable, la production de débris ligneux et une augmentation de la complexité et de la diversité des assemblages de racines.

L'effondrement s'est produit par une série de changements d'étape. Il y a d'abord eu une augmentation progressive de la fréquence des fougères opportunistes à la fin de l'époque moscovienne. Cela a été suivi dans le premier Kasimovien par une extinction majeure et abrupte des lycopsides dominants et un changement vers des écosystèmes dominés par les fougères arborescentes. Ceci est confirmé par une étude récente montrant que la présence de rivières sinueuses et anabranchantes , les occurrences de gros débris ligneux et les enregistrements d' embâcles diminuent de manière significative à la limite moscovienne-kasimovienne. Les forêts tropicales ont été fragmentées, formant des « îles » de plus en plus éloignées les unes des autres, et à la dernière époque kasimovienne, les forêts tropicales ont disparu des archives fossiles.

Animaux

Avant l'effondrement, la répartition des espèces animales était très cosmopolite – les mêmes espèces existaient partout dans la Pangée tropicale – mais après l'effondrement, chaque « île » de forêt tropicale survivante a développé son propre mélange unique d'espèces. De nombreuses espèces d'amphibiens ont disparu, tandis que les ancêtres des reptiles et des mammifères se sont diversifiés en plus d'espèces après la crise initiale. Ces modèles sont expliqués par la théorie de la biogéographie insulaire , un concept qui explique comment l'évolution progresse lorsque les populations sont restreintes à des poches isolées. Cette théorie a été développée à l'origine pour les îles océaniques , mais elle peut être appliquée aussi bien à tout autre écosystème fragmenté, n'existant que par petites parcelles et entouré d'un autre habitat inapproprié. Selon cette théorie, l'impact initial de la fragmentation de l' habitat est dévastateur, la plupart des vies s'éteignant rapidement par manque de ressources. Puis, au fur et à mesure que les plantes et les animaux survivants se rétablissent, ils s'adaptent à leur environnement restreint pour profiter de la nouvelle répartition des ressources et se diversifient. Après l'effondrement de la forêt tropicale carbonifère, chaque poche de vie a évolué à sa manière, résultant en un mélange d'espèces unique que les écologistes appellent « endémisme ».

Récupération biotique et conséquences évolutives

Les plantes

La fragmentation des zones humides a laissé quelques refuges isolés en Europe. Cependant, même ceux-ci étaient incapables de maintenir la diversité de la flore moscovienne. À l'Assélien, de nombreuses familles de fougères à graines qui caractérisaient les zones humides tropicales moscoviennes avaient disparu, notamment les Flemingitaceae , les Diaphorodendraceae , les Tedeleaceae , les Urnatopteridaceae , les Alethopteridaceae , les Cyclopteridaceae et les Neurodontopteridaceae .

Invertébrés

L'épuisement de la vie végétale a contribué à la baisse des concentrations d' oxygène dans l' atmosphère . Des niveaux élevés d'oxygène avaient rendu possible les énormes arthropodes de l'époque. En raison de la diminution de l'oxygène, ces tailles ne pouvaient plus être adaptées, et donc entre cela et la perte d'habitat, les arthropodes géants ont été anéantis dans cet événement, notamment les libellules géantes ( Meganeura ) et les mille-pattes ( Arthropleura ).

Vertébrés

Les synapsides terrestres adaptées , les prédécesseurs de la lignée des mammifères, comme Archaeothyris, faisaient partie des groupes qui se sont rapidement rétablis après l'effondrement.

Cet effondrement brutal a touché plusieurs grands groupes. Les amphibiens labyrinthodontes ont été particulièrement dévastés, tandis que les amniotes (les premiers membres des groupes sauropside et synapside ) ont mieux résisté, étant physiologiquement mieux adaptés aux conditions plus sèches.

Les amphibiens peuvent survivre à des conditions froides en diminuant les taux métaboliques et en recourant à des stratégies d'hivernage (c.-à-d. passer la majeure partie de l'année inactifs dans des terriers ou sous des rondins). Cependant, ce n'est pas un moyen efficace de faire face à des conditions défavorables prolongées, en particulier la dessiccation . Les amphibiens doivent retourner à l'eau pour pondre des œufs, tandis que les amniotes ont des œufs qui ont une membrane qui retient l'eau et permet l'échange de gaz hors de l'eau. Parce que les amphibiens avaient une capacité limitée à s'adapter aux conditions plus sèches qui dominaient les environnements du Permien, de nombreuses familles d'amphibiens n'ont pas réussi à occuper de nouvelles niches écologiques et se sont éteintes.

Les synapsides et les sauropsides ont acquis de nouvelles niches plus rapidement que les amphibiens et de nouvelles stratégies d'alimentation, y compris les herbivores et les carnivores , n'ayant auparavant été que insectivores et piscivores .

Causes possibles

Atmosphère et climat

Il existe plusieurs hypothèses sur la nature et la cause de l'effondrement de la forêt tropicale carbonifère, dont certaines incluent le changement climatique . Après un intervalle de glaciation bachkirien tardif, des changements de saisonnalité à haute fréquence, des périodes humides aux périodes arides, ont commencé.

La période carbonifère est caractérisée par la formation de gisements de charbon qui se sont formés dans un contexte d'élimination du carbone atmosphérique. Dans le dernier Pennsylvanien moyen (moscovien tardif), un cycle d' aridification a commencé. Au moment de l'effondrement de la forêt tropicale carbonifère, le climat est devenu plus frais et plus sec. Cela se reflète dans les archives rocheuses alors que la Terre est entrée dans une période glaciaire courte et intense. Le niveau de la mer a baissé d'environ 100 mètres (330 pieds) et la glace glaciaire a recouvert la majeure partie du continent sud du Gondwana . Le climat était défavorable aux forêts tropicales humides et à une grande partie de leur biodiversité. Les forêts tropicales se sont réduites en parcelles isolées pour la plupart confinées dans des vallées humides de plus en plus éloignées. Une petite partie du biome de la forêt tropicale humide des lycopsides d'origine a survécu à cette crise climatique initiale. La concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère s'est effondrée à l'un de ses plus bas niveaux mondiaux au Pennsylvanien et au début du Permien .

Puis une période successive de réchauffement climatique a inversé la tendance climatique ; les forêts tropicales restantes, incapables de survivre à l'évolution rapide des conditions, ont finalement été anéanties.

Alors que le climat s'aridifiait à nouveau au cours du Paléozoïque ultérieur, les forêts tropicales humides ont finalement été remplacées par des biomes saisonniers secs. Bien que la vitesse et la nature exactes de l'effondrement ne soient pas claires, on pense qu'il s'est produit relativement rapidement en termes géologiques, quelques milliers d'années tout au plus.

Volcanisme

Après avoir restauré le milieu de la grande province ignée centrée du Skagerrak (SCLIP) à l'aide d'un nouveau cadre de référence, il a été montré que le panache du Skagerrak est passé de la limite noyau-manteau (CMB) à sa position d'environ 300 Ma. L'intervalle d'éruption majeur a eu lieu dans un intervalle de temps très étroit, de 297 Ma ± 4 Ma. La formation du rift coïncide avec la limite moscovienne/kasimovienne et l'effondrement de la forêt pluviale carbonifère.

Climat et géologie

Un changement paléoclimatique de nature globale s'est produit au cours des périodes moscovienne et kasimovienne. Un assèchement atmosphérique (aridification) s'est produit dans le Pennsylvanien moyen à supérieur, coïncidant avec des changements brusques de la faune des espèces marines et terrestres. Ce changement a été enregistré dans les paléosols , qui reflètent une période de diminution globale de l' hydromorphie , une augmentation du drainage libre et de la stabilité du paysage, et un changement du climat régional global vers des conditions plus sèches dans le Pennsylvanien supérieur (Missourien). Ceci est cohérent avec les interprétations climatiques basées sur des assemblages paléo-floraux contemporains et des preuves géologiques.

Sites fossiles

Lycopside fossile , probablement Sigillaria , de Joggins, avec des racines stigmatisées attachées

De nombreux sites fossiles à travers le monde reflètent les conditions changeantes de l'effondrement de la forêt tropicale carbonifère.

Les Joggins Fossil Cliffs sur la baie de Fundy en Nouvelle-Écosse, un site du patrimoine mondial de l'UNESCO, est un site fossilifère particulièrement bien conservé. Des squelettes fossiles incrustés dans les falaises en ruine ont été découverts par Sir Charles Lyell en 1852. En 1859, son collègue William Dawson a découvert le plus ancien ancêtre reptile connu, Hylonomus lyelli , et depuis lors, des centaines d'autres squelettes ont été trouvés, y compris le plus ancien synapside, Protoclepsydrops .

Les références

Lectures complémentaires

Événements d'extinction
Néoprotérozoïque
Paléozoïque
Mésozoïque
Cénozoïque
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Des millions d'années avant le présent