chapitre 25 L’histoire de la vie sur Terre 591
fossiles sont donc essentiellement basées sur l’ordre dans lequel
les fossiles se sont accumulés dans ces couches sédimentaires
appelées strates (voir la figure 22.3, p. 526). D’autres types de
fossiles, tels les insectes préservés dans de l’ambre (de la sève
fossilisée) ou les Mammifères prisonniers des sols congelés ou
des glaces, fournissent également des informations utiles.
Les archives fossiles montrent que les types d’organismes
qui ont peuplé la Terre à divers moments (figure 25.4) ont
connu de profonds changements. De nombreux organismes
du passé différaient considérablement des organismes contemporains, et bon nombre d’organismes qui pullulaient jadis
sont aujourd’hui éteints. Les archives fossiles nous apprennent aussi comment de nouveaux groupes d’organismes sont
issus de ceux qui existaient avant eux.
Gardez à l’esprit que les archives fossiles, si substantielles
et significatives soient-elles, restent une chronique incomplète des changements produits par l’évolution. En effet,
d’innombrables organismes ne se sont pas fossilisés parce
qu’ils ne sont pas morts au bon endroit et au bon moment.
De plus, bon nombre de ceux qui ont été fossilisés ont été
ensuite détruits par des processus géologiques et, à ce jour,
seule une petite fraction des autres a été découverte. Enfin,
les archives fossiles connues comportent un biais en faveur
des espèces qui ont vécu sur de longues périodes, qui étaient
répandues dans certains types de milieux et qui possédaient
des coquilles, des carapaces, des squelettes, etc., car ces structures facilitent la fossilisation. Cela dit, malgré leurs limites,
les archives fossiles permettent de dresser un compte rendu
remarquablement détaillé du changement biologique à l’échelle
des temps géologiques. De plus, comme en témoignent les fossiles des ancêtres de la baleine dotés de membres postérieurs
(voir les figures 22.19, p. 537, et 22.20, p. 538), de nouvelles
découvertes continuent de combler les lacunes que comportent
les archives fossiles mises au jour.
Si certaines de ces découvertes sont fortuites, d’autres
illustrent la nature prédictive de la paléontologie. Par exemple,
des chercheurs qui voulaient découvrir un proche ancêtre des
premiers vertébrés terrestres ont prédit qu’un tel fossile se
trouverait probablement dans le lit d’une rivière creusé dans
des roches sédimentaires datant de 375 millions d’années
(âge basé sur des fossiles qu’on y a déjà découverts). Après
avoir fouillé pendant plusieurs années une rivière située dans
l’un de ces rares endroits dans le monde (l’île Ellesmere, dans
le Nunavut), leurs prédictions se sont réalisées en 2004 avec
la découverte de Tiktaalik, un organisme aquatique étroitement relié aux premiers vertébrés à avoir marché sur la terre
ferme (voir les figures 25.4 et 34.20, p. 827).
La datation des roches et des fossiles
Les fossiles sont des documents précieux pour reconstruire
l’histoire de la vie, mais seulement si on peut déterminer le
moment où ils s’inscrivent dans le déroulement de cette histoire. L’ordre des fossiles dans les strates rocheuses nous renseigne sur l’ordre dans lequel ils sont morts, autrement dit
sur leur « âge relatif », mais il ne nous dit pas quel est leur âge
absolu. (Notez que l’« âge absolu » n’est pas synonyme d’âge
certain ; ce terme signifie simplement que l’âge est donné en
années plutôt que dans des termes relatifs comme avant ou
après.) Examiner les positions relatives des fossiles dans les
strates, c’est un peu comme enlever une à une des couches de
tapisserie dans une vieille maison : on peut déterminer dans
quel ordre les couches ont été appliquées, mais pas l’année
où elles l’ont été. Alors comment peut-on déterminer l’âge
absolu d’un fossile ? L’une des techniques de datation les plus
courantes est la datation radiométrique, qui est basée sur
la désintégration des isotopes radioactifs (voir le chapitre 2).
Au cours de ce processus, un isotope radioactif « parent » se
désintègre et se transforme en isotope « fils » à une vitesse fixe.
Cette vitesse de désintégration s’exprime par la demi-vie, qui
représente le temps nécessaire à la désintégration de 50 %
de l’isotope parent (figure 25.5, page 593). Chaque type
d’isotope radioactif a une demi-vie caractéristique que ne
modifient ni la tempé rature, ni la pression, ni aucune autre
variable environnementale. Ainsi, le carbone 14 se désintègre
relativement rapidement ; il a une demi-vie de 5 730 années.
L’uranium 238 se désintègre lentement ; sa demi-vie est de
4,5 milliards d’années.
Les fossiles contiennent des isotopes de certains éléments
qui se sont accumulés pendant la vie des organismes. Par
exemple, le carbone qui se trouve dans un organisme vivant
comprend l’isotope le plus commun, le carbone 12, de même
qu’un isotope radioactif, le carbone 14. Lorsqu’il meurt,
l’orga nisme cesse d’accumuler du carbone, et la quantité de
carbone 12 qu’il contient ne change plus ; par contre, le
carbone 14 que renferme l’organisme se désintègre lentement
pour se transformer en un autre élément, l’azote 14. Par
conséquent, la mesure du ratio de carbone 14 par rapport au
carbone 12 dans un fossile permet de déterminer son âge.
Cette méthode est efficace pour dater des fossiles qui ont jusqu’à 75 000 ans environ. Les fossiles plus vieux ne contiennent
pas suffisamment de carbone 14 pour qu’on puisse le détecter avec les techniques actuelles ; il faut alors recourir à des
isotopes dont la demi-vie est plus longue.
Déterminer l’âge de ces fossiles plus anciens dans les roches
sédimentaires pose un défi. En effet, les organismes n’incorporent pas de radio-isotopes à longues demi-vies, comme
l’uranium 238, lorsqu’ils produisent leurs os ou leur carapace.
De plus, les roches sédimentaires sont généralement constituées de sédiments d’âges différents. La datation directe de
ces très vieux fossiles est donc généralement impos sible. Il est
toutefois possible de procéder indirectement par déduction,
en estimant l’âge des couches de roches volcaniques entre lesquelles les fossiles sont emprisonnés. En effet, en refroidissant,
la lave se transforme en roche volca nique et emprisonne les
radio-isotopes de l’environnement dans lequel vivaient les
organismes fossilisés. Or, certains de ces radio-iso topes ont de
longues demi-vies, ce qui permet aux géologues d’évaluer l’âge
des roches volcaniques an ciennes. Par exemple, si deux couches
volcaniques ont respectivement 525 millions et 535 millions
d’années, on sait que les fossiles pris entre ces deux couches
ont autour de 530 millions d’années.
Maintenant que nous savons comment on date les fossiles,
nous allons voir ce qu’ils nous apprennent.
L’origine des nouveaux groupes d’organismes
Certains fossiles fournissent des informations détaillées sur
l’origine des nouveaux groupes d’organismes. Ces empreintes
jouent donc un rôle primordial dans notre compréhension de
fossiles sont donc essentiellement basées sur l’ordre dans lequel
les fossiles se sont accumulés dans ces couches sédimentaires
appelées strates (voir la figure 22.3, p. 526). D’autres types de
fossiles, tels les insectes préservés dans de l’ambre (de la sève
fossilisée) ou les Mammifères prisonniers des sols congelés ou
des glaces, fournissent également des informations utiles.
Les archives fossiles montrent que les types d’organismes
qui ont peuplé la Terre à divers moments (figure 25.4) ont
connu de profonds changements. De nombreux organismes
du passé différaient considérablement des organismes contemporains, et bon nombre d’organismes qui pullulaient jadis
sont aujourd’hui éteints. Les archives fossiles nous apprennent aussi comment de nouveaux groupes d’organismes sont
issus de ceux qui existaient avant eux.
Gardez à l’esprit que les archives fossiles, si substantielles
et significatives soient-elles, restent une chronique incomplète des changements produits par l’évolution. En effet,
d’innombrables organismes ne se sont pas fossilisés parce
qu’ils ne sont pas morts au bon endroit et au bon moment.
De plus, bon nombre de ceux qui ont été fossilisés ont été
ensuite détruits par des processus géologiques et, à ce jour,
seule une petite fraction des autres a été découverte. Enfin,
les archives fossiles connues comportent un biais en faveur
des espèces qui ont vécu sur de longues périodes, qui étaient
répandues dans certains types de milieux et qui possédaient
des coquilles, des carapaces, des squelettes, etc., car ces structures facilitent la fossilisation. Cela dit, malgré leurs limites,
les archives fossiles permettent de dresser un compte rendu
remarquablement détaillé du changement biologique à l’échelle
des temps géologiques. De plus, comme en témoignent les fossiles des ancêtres de la baleine dotés de membres postérieurs
(voir les figures 22.19, p. 537, et 22.20, p. 538), de nouvelles
découvertes continuent de combler les lacunes que comportent
les archives fossiles mises au jour.
Si certaines de ces découvertes sont fortuites, d’autres
illustrent la nature prédictive de la paléontologie. Par exemple,
des chercheurs qui voulaient découvrir un proche ancêtre des
premiers vertébrés terrestres ont prédit qu’un tel fossile se
trouverait probablement dans le lit d’une rivière creusé dans
des roches sédimentaires datant de 375 millions d’années
(âge basé sur des fossiles qu’on y a déjà découverts). Après
avoir fouillé pendant plusieurs années une rivière située dans
l’un de ces rares endroits dans le monde (l’île Ellesmere, dans
le Nunavut), leurs prédictions se sont réalisées en 2004 avec
la découverte de Tiktaalik, un organisme aquatique étroitement relié aux premiers vertébrés à avoir marché sur la terre
ferme (voir les figures 25.4 et 34.20, p. 827).
La datation des roches et des fossiles
Les fossiles sont des documents précieux pour reconstruire
l’histoire de la vie, mais seulement si on peut déterminer le
moment où ils s’inscrivent dans le déroulement de cette histoire. L’ordre des fossiles dans les strates rocheuses nous renseigne sur l’ordre dans lequel ils sont morts, autrement dit
sur leur « âge relatif », mais il ne nous dit pas quel est leur âge
absolu. (Notez que l’« âge absolu » n’est pas synonyme d’âge
certain ; ce terme signifie simplement que l’âge est donné en
années plutôt que dans des termes relatifs comme avant ou
après.) Examiner les positions relatives des fossiles dans les
strates, c’est un peu comme enlever une à une des couches de
tapisserie dans une vieille maison : on peut déterminer dans
quel ordre les couches ont été appliquées, mais pas l’année
où elles l’ont été. Alors comment peut-on déterminer l’âge
absolu d’un fossile ? L’une des techniques de datation les plus
courantes est la datation radiométrique, qui est basée sur
la désintégration des isotopes radioactifs (voir le chapitre 2).
Au cours de ce processus, un isotope radioactif « parent » se
désintègre et se transforme en isotope « fils » à une vitesse fixe.
Cette vitesse de désintégration s’exprime par la demi-vie, qui
représente le temps nécessaire à la désintégration de 50 %
de l’isotope parent (figure 25.5, page 593). Chaque type
d’isotope radioactif a une demi-vie caractéristique que ne
modifient ni la tempé rature, ni la pression, ni aucune autre
variable environnementale. Ainsi, le carbone 14 se désintègre
relativement rapidement ; il a une demi-vie de 5 730 années.
L’uranium 238 se désintègre lentement ; sa demi-vie est de
4,5 milliards d’années.
Les fossiles contiennent des isotopes de certains éléments
qui se sont accumulés pendant la vie des organismes. Par
exemple, le carbone qui se trouve dans un organisme vivant
comprend l’isotope le plus commun, le carbone 12, de même
qu’un isotope radioactif, le carbone 14. Lorsqu’il meurt,
l’orga nisme cesse d’accumuler du carbone, et la quantité de
carbone 12 qu’il contient ne change plus ; par contre, le
carbone 14 que renferme l’organisme se désintègre lentement
pour se transformer en un autre élément, l’azote 14. Par
conséquent, la mesure du ratio de carbone 14 par rapport au
carbone 12 dans un fossile permet de déterminer son âge.
Cette méthode est efficace pour dater des fossiles qui ont jusqu’à 75 000 ans environ. Les fossiles plus vieux ne contiennent
pas suffisamment de carbone 14 pour qu’on puisse le détecter avec les techniques actuelles ; il faut alors recourir à des
isotopes dont la demi-vie est plus longue.
Déterminer l’âge de ces fossiles plus anciens dans les roches
sédimentaires pose un défi. En effet, les organismes n’incorporent pas de radio-isotopes à longues demi-vies, comme
l’uranium 238, lorsqu’ils produisent leurs os ou leur carapace.
De plus, les roches sédimentaires sont généralement constituées de sédiments d’âges différents. La datation directe de
ces très vieux fossiles est donc généralement impos sible. Il est
toutefois possible de procéder indirectement par déduction,
en estimant l’âge des couches de roches volcaniques entre lesquelles les fossiles sont emprisonnés. En effet, en refroidissant,
la lave se transforme en roche volca nique et emprisonne les
radio-isotopes de l’environnement dans lequel vivaient les
organismes fossilisés. Or, certains de ces radio-iso topes ont de
longues demi-vies, ce qui permet aux géologues d’évaluer l’âge
des roches volcaniques an ciennes. Par exemple, si deux couches
volcaniques ont respectivement 525 millions et 535 millions
d’années, on sait que les fossiles pris entre ces deux couches
ont autour de 530 millions d’années.
Maintenant que nous savons comment on date les fossiles,
nous allons voir ce qu’ils nous apprennent.
L’origine des nouveaux groupes d’organismes
Certains fossiles fournissent des informations détaillées sur
l’origine des nouveaux groupes d’organismes. Ces empreintes
jouent donc un rôle primordial dans notre compréhension de