Qu'était la vie sur Terre il y a des millions d'années ?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Une forte augmentation du nombre d'espèces biologiques, appelée "explosion cambrienne", a ouvert le Phanérozoïque - l'éon de "vie explicite". Cependant, la vie « secrète » à l'époque précédente était également très diversifiée, donnant naissance, entre autres, à des formes gigantesques. La découverte des secrets de cette faune incroyablement ancienne a été rendue possible grâce aux découvertes faites en Russie.

Les premières traces de créatures multicellulaires macroscopiques à corps mou, qui pourraient être soigneusement attribuées au Précambrien, ont été trouvées dans les années 1860 dans la région de Terre-Neuve. Au 20ème siècle, des découvertes importantes ont été faites en Namibie et en Australie. Sur le territoire de notre pays, des fossiles séparés ont été trouvés dans la carotte extraite de puits (Ukraine, Crimée, Oural).

Il s'agissait de petites empreintes qui ressemblaient soit à des disques, soit à des gâteaux, qui n'étaient même pas immédiatement reconnues comme des empreintes d'êtres vivants: certains croyaient qu'il s'agissait de traces de processus géologiques. Le problème était qu'il n'était pas possible au départ de déterminer de manière fiable l'âge de la roche, et certains chercheurs ont attribué les découvertes au Cambrien, au Sillurien ou à l'Ordovicien.

La certitude n'est apparue qu'en 1957, lorsque les empreintes d'une créature appelée charnia trouvées en Grande-Bretagne ont été datées sans équivoque de l'ère précambrienne.

Il est intéressant non seulement le fait même de la découverte des restes d'un grand groupe d'animaux précambriens, mais aussi le fait que leur apparence et leur structure se sont avérées extrêmement inhabituelles, comme s'ils parlaient de vie extraterrestre. Mais cette vie, appelée biote vendienne ou édiacarienne, est devenue la première apparition massive d'organismes multicellulaires dans les archives fossiles, habitant l'océan il y a plus de 600 millions d'années.

L'histoire de l'emplacement le plus étendu et le plus unique des empreintes de pas de la faune vendienne a commencé en 1972, lorsque l'étudiant stagiaire AV Stepanov a trouvé plusieurs empreintes d'organismes sur la péninsule d'Onega à l'embouchure de la rivière Syuzma (région d'Arkhangelsk) et a remis la découverte à l'Institut géologique de l'ANSSSR.

Un employé de l'institut, le professeur B. M. Keller, a examiné les empreintes et a noté leur similitude avec les empreintes de la faune précambrienne de Namibie. Bientôt, une expédition fut envoyée sur les rives de la mer Blanche, près des buissons de Syuzma. Il n'a pas été possible de trouver quoi que ce soit sur le site des découvertes faites par l'étudiant, cependant, à environ cinq kilomètres en amont de la rivière, l'expédition a rencontré un affleurement sur une rive escarpée.

De nouvelles empreintes ont été trouvées sur des blocs de grès saillants. L'année suivante, sur le "mur" escarpé de 15 mètres des découvreurs, une nouvelle expédition a été remplacée, qui comprenait N. M. Chumakov et l'auteur de ces lignes.

Allongé et rampant

Tout ce que nous savons de la faune vendienne nous est parvenu sous forme de minces reliefs à la surface du grès. Il existe des représentations à la fois négatives et positives de ces êtres.

Wend était le royaume de la symétrie à trois faisceaux. Tribrachidium est un exemple classique d'une telle créature (photo ci-dessous). En l'absence d'ennemis naturels (les représentants de la faune vendienne ne se mangeaient pas), le tribrachidium reposait paisiblement au fond, et afin de ne pas rater les microparticules nutritives apportées par le courant de différents côtés, il acquit trois ouvertures buccales. Ensuite, par les trois branches de l'intestin, la nourriture pénétrait dans le corps.

Un autre type d'animaux en Vendian consistait en des organismes à structure bilatérale, cependant, contrairement aux animaux ultérieurs tels que les trilobites, les parties droite et gauche du corps des créatures vendiennes n'avaient pas une symétrie parfaite.

Ils étaient caractérisés par la symétrie dite de réflexion rasante, lorsque des "rayons" opposés sont placés l'un en face de l'autre selon un motif "en damier". La photo du bas montre une empreinte de l'animal Dickinsonia. Chez certains organismes de ce type, par exemple à Andiva, la céphalisation est clairement visible - isolement de la région de la tête, probablement avec des cellules sensibles.

Protégé par la glace et la craie

La falaise au bord de la rivière est devenue pour nous une fenêtre sur un passé inimaginablement lointain. J'y suis venu plusieurs années de suite, et chaque année je nous ai fait de nouvelles trouvailles. Au printemps, la fonte des glaces arrachait à la côte de nouvelles plaques de sable aux empreintes de l'époque vendienne. Tout cela était la première fois en Russie - dans une telle quantité, dans une telle complexité et dans une telle variété.

Il semblait qu'après d'incroyables succès scientifiques, il était difficile d'attendre autre chose. Mais nous avons néanmoins décidé de regarder autour de nous: la mer Blanche est grande - tout à coup, il y aura de nouveaux endroits prometteurs sur ses rives. Le choix s'est porté sur les montagnes d'hiver, situées à environ 200 km de la route maritime de Syuzma. Ici, les affleurements n'étaient pas un morceau de berge de rivière de 10 à 15 m de haut, mais des dépôts de couches d'argile et de grès d'une épaisseur apparente d'environ 120 m qui dépassaient à la surface. Ils sont allés dans les profondeurs de la terre pendant encore 700 m. m.

L'ère dans laquelle nous vivons est caractérisée par un niveau de l'océan inhabituellement bas: une grande quantité d'eau est délimitée par des calottes polaires. À des époques plus chaudes et plus longues, il y avait tellement d'eau qu'il n'y avait pas de terre entre les mers Noire et Blanche actuelles.

Salutations des ancêtres

L'une des hypothèses les plus prometteuses concerne un animal vendien appelé Ausia fenestrata - seulement 2 empreintes en provenaient des rives de la mer Blanche (deux autres empreintes similaires ont été trouvées en Namibie).

Fenestrata signifie "fenêtré", et, en effet, selon les gravures, l'apparence de cet animal a été à l'origine restaurée comme une sorte de sac dont la surface est parsemée de gros trous. Cela ressemblait à une éponge, mais la taille des trous n'était pas très conforme à cette hypothèse. Plus tard, une autre pensée est venue: et si l'empreinte ne retenait pas l'apparence complète de l'animal, mais seulement une partie de celui-ci ? Le sac à "fenêtres" ressemblait de façon frappante au panier branchial de cordés comme les ascidies, appartenant au type tunicata (tuniciers).

Dans Tunicats, le panier est à l'intérieur, recouvert d'une coquille semblable à une tunique, constituée d'une substance similaire à la cellulose. Les ascidies sont apparentées aux lancelets - des animaux cordés primitifs que l'on trouve à la base de l'arbre de tous les vertébrés, y compris, bien sûr, les humains.

Ainsi, si l'hypothèse de parenté d'Ausia fenestrata avec les tuniciers est correcte, cela signifie que dans les sédiments âgés de 550 Ma on a tâtonné une branche évolutive allant de la faune vendienne à l'homme.

Et il y a 25 000 ans, la plaine russe était recouverte de glace jusqu'à la latitude de Kiev - c'était une masse énorme qui gelait constamment d'en haut. Et la croûte terrestre a commencé à se plier sous le poids de la glace. Lorsque la glace est partie, le processus inverse a commencé: comme si elle « jaillissait », la croûte a commencé à se gonfler vers le haut, soulevant le fond des anciens océans vers le ciel.

Les montagnes d'hiver, auxquelles nous sommes arrivés, continuent de croître vers le haut, soulevant de plus en plus de couches d'argile et de sable qui s'accumulaient autrefois au fond. Et voici ce qui est intéressant: à certains endroits, des strates de près d'un kilomètre de long de ces gisements sont percées de cheminées de kimberlite - des évents par lesquels le magma s'est échappé à la surface.

Ces évents sont remplis de matière ancienne en partie refondue, en partie altérée. Et là-dedans, assez curieusement, il y a des blocs de calcaire, qui ne sont pas dans le quartier. Et dans les blocs - des fossiles avec la faune cambrienne et ordovicienne. D'où vient tout cela ?

La réponse s'est avérée simple: sur les strates argilo-sableuses, pendant des millions d'années, d'autres sédiments des océans ultérieurs se sont accumulés, mais tous ces sédiments ont ensuite été rongés, préservant des fragments individuels du fond calcaire dans des cheminées de kimberlite. Des morceaux de calcaire y sont tombés après avoir été projetés par une explosion volcanique. Après avoir détruit les sédiments du fond des mers cambrienne et ordovicienne, la nature nous a mis à nu les sédiments de l'océan précambrien.

De plus, du fait que ces dépôts ont été recouverts par d'autres roches pendant des millions d'années, les couches anciennes dans lesquelles alternent argiles et grès sont très fraîches: les argiles n'ont pas perdu leur élasticité, il n'y a pas de traces de fortes déformations, et donc les montagnes d'hiver ont fini par devenir un endroit unique avec des empreintes fines et claires de la faune vendienne.

Ascidie et son "panier"

La ferraille comme outil de connaissance

Lorsque nous avons commencé à faire des recherches sur le biote vendien (d'ailleurs, le terme « Vendien » a été proposé en 1952 par l'académicien BS Sokolov), nous n'avions que quelques échantillons d'empreintes de ces animaux mystérieux. Aujourd'hui, grâce aux expéditions dans les montagnes d'hiver, qui ne se sont pas arrêtées même dans les années 1990, une collection d'environ 10 000 échantillons a été collectée en Russie, et la priorité de les décrire appartient aux paléontologues russes.

Il s'agit d'une collection d'importance mondiale, qui comprend notamment des spécimens de ces animaux, dont les empreintes ont également été retrouvées à Terre-Neuve, dans l'Oural, en Australie et en Namibie.

Comment fonctionne la recherche d'empreintes digitales ? A hauteur de la falaise, une dalle de grès dépasse. Il n'est pas clair s'il y a quelque chose dessus ou non. Pour le savoir, il faut enlever plusieurs tonnes de sédiments avec des pinces et des pelles et libérer une partie de la surface de la dalle. Ensuite, la dalle est fendue et abaissée pièce par pièce.

Des blocs de grès lourds doivent être traînés sur le dos. En bas, sur le rivage, des fragments de la dalle sont numérotés et assemblés. Puis ils le retournent. Les empreintes, le cas échéant, se trouvent sur le côté de la plaque orienté vers le bas. Mais on ne les voit toujours pas, car le grès est recouvert d'argile.

Maintenant, vous devez laver l'argile avec un pinceau et de l'eau très soigneusement et trouver les impressions souhaitées. Les trouvailles doivent être photographiées dans les rayons du soleil couchant, afin que le relief apparaisse mieux en basse lumière. Déjà à partir de cette courte histoire, il est clair que l'extraction d'échantillons est un travail physiquement difficile. Mais les conditions difficiles des expéditions compensent l'excitation folle des découvreurs qui ont eu la chance de se pencher sur la page mystérieuse de l'histoire de la vie sur Terre.

Dans un monde de non-évidence

Les paléontologues travaillant avec la faune phanérozoïque traitent souvent de vrais fossiles - coquillages, coquillages, dents, os, œufs fossilisés. La faune vendienne est née avant l'ère de la biominéralisation active inhérente au Cambrien.

La plupart de ces étranges créatures n'avaient pas de squelette, pas de carapace dure, pas de carapace dure. Leurs corps étaient mous, ressemblant souvent à des méduses, et peu d'espèces possédaient un bouclier dorsal aussi fin que du papier ou une gaine tubulaire chitineuse.

Ainsi, les spécialistes de la faune vendienne ne traitent que des reliefs sur le sable cimenté, qui enveloppaient autrefois le corps gélatineux, qui a disparu presque sans laisser de trace. D'où l'incroyable difficulté d'interprétation de ces morceaux. Voici quelques exemples.

L'un des types d'empreintes caractéristiques est ce qu'on appelle les disques à dents radiales. Initialement, ils ont été interprétés comme des traces d'organismes ressemblant à des méduses, qui ont reçu les noms correspondants tels que "cyclomedusa". On supposait que ces méduses ne nageaient pas librement, mais restaient constamment assises sur le fond (comme certaines espèces modernes).

Cette interprétation a prévalu jusqu'à ce qu'à proximité des disques, ils commencent à trouver des empreintes de certaines créatures semblables à une plume, après quoi une image complètement différente a été dessinée: les "cyclomedusa" ne sont que des traces des disques dits de fixation. L'organisme s'est développé de la manière suivante: la larve a coulé au fond, sa base a grandi, qui s'est progressivement recouverte de sable.

Et déjà à partir de la base poussait une tige avec des branches latérales, à l'aide desquelles l'animal se nourrissait. Lorsque la créature est morte, l'empreinte du disque est restée plus souvent que l'empreinte de la tige, bien que cette dernière puisse atteindre des tailles cyclopéennes pour la faune primitive - jusqu'à 3 m de hauteur avec un diamètre de disque d'environ 1 m.

Dickinsonia est un autre exemple classique. Les empreintes laissées par cette créature ressemblent aux feuilles de plantes veinées. Alors c'est peut-être la plante ? Ou un champignon ? Ou autre chose? S'il s'agit d'un animal, alors où s'ouvre sa bouche et où est l'anus ? L'auteur de ces lignes a défendu l'hypothèse qu'il s'agissait d'un représentant de la faune, mais pendant environ deux décennies j'ai dû résister à l'incompréhension de nombreux collègues.

L'un de mes principaux arguments se résumait au fait que l'empreinte, que l'on a tendance à prendre pour la trace de l'animal entier, n'est en réalité formée que par une fine coquille semblable à du papier à travers laquelle les éléments de la structure interne "brillent à travers ". Dans le même temps, il existe plusieurs empreintes, qui montrent clairement que quelque chose comme un halo, semblable à une empreinte de tissu mou, s'étend au-delà de la zone nervurée.

Cependant, il n'a été possible de prouver finalement que Dickinsonia appartient aux animaux que lorsque les traces de ramper de ces créatures ont été trouvées et étudiées. Les traces du ventre en mouvement sont plus floues. Si au bout du chemin la Dickinsonia est morte, la trace de la coquille est complètement différente - claire. Il s'agit donc d'un animal: il se déplaçait indépendamment, absorbant apparemment la nourriture du fond sous forme de bactéries par la surface de son abdomen.

Bizarreries fractales et symétries

L'un des premiers spécimens de la faune vendienne décrits par les scientifiques nationaux était le Vendia. L'empreinte a été trouvée dans une carotte d'un puits de la région d'Arkhangelsk. L'animal avait une structure corporelle bilatérale, à deux faces, avec une segmentation évidente, ce qui permettait même d'appeler cette créature "trilobite nu" (les vrais trilobites sont apparus, comme on le sait, au Cambrien).

Mais même alors, B. M. Keller a remarqué que les parties gauche et droite des segments ne sont pas opposées, mais, pour ainsi dire, en damier. Ce phénomène, que j'ai appelé « symétrie de réflexion rasante », s'est avéré être très fréquent chez les animaux vendiens, ce qui est un autre mystère, puisque rien de tel n'est observé au Cambrien.

Apparemment, une si étrange symétrie de créatures bilatérales est associée à certaines particularités de la croissance et du développement de l'organisme - il y avait peut-être une soi-disant croissance en spirale, caractéristique, par exemple, des plantes et consistant en une division alternée de l'un ou l'autre groupe de cellules.

Chez les rankomorphes - des organismes ressemblant à des plumes du type cyclomedusa (ils ont été discutés ci-dessus) - non seulement la symétrie de la réflexion oblique est observée, mais aussi la fractalité de la structure. Des tubes partent de la tige principale, qui se ramifie ensuite de la même manière, et de nouvelles branches se ramifient à nouveau.

La charnia est l'une des formes connues de longue date de la faune vendienne. Il appartient aux organismes dits ressemblant à des plumes et est très probablement un animal qui menait un mode de vie attaché. Charnia, ainsi que d'autres formes similaires, ressemblaient par leur apparence à des buissons de fougères poussant au fond de la mer.

La ramification des vaisseaux s'étendant à partir de la tige principale avait une structure fractale, qui est l'un des traits caractéristiques de la faune vendienne. Il y avait aussi des créatures tubulaires dans le Vendien, de la même manière "se tenant" au fond.

En plus des créatures bilatérales avec une symétrie de réflexion glissante, des organismes intéressants avec une symétrie à trois faisceaux sont notés dans le Vendien, qui est également atypique pour les époques suivantes. Ceux-ci incluent, par exemple, le tribrachidium, dont l'empreinte ressemble à une croix gammée à trois rayons inscrite dans un cercle (il s'agit très probablement de traces des canaux du système digestif menant aux trois ouvertures buccales).

Cela inclut également les ventogirus - ce sont des créatures ovoïdes avec un système complexe de cavités internes basé sur trois chambres.

Froid pour les géants

Plus les archives fossiles nous apportent de données sur la diversité de la faune vendienne, plus se pose la question de la place du biote vendien sur l'arbre évolutif. Qui étaient les ancêtres de cette étonnante vie aquatique, et pouvez-vous trouver ses descendants parmi les animaux des époques suivantes ?

De toute évidence, les organismes vendiens n'étaient pas les premiers animaux multicellulaires. Dans le National Glacial Park du Montana (USA) et en Australie, des chaînes d'empreintes de créatures multicellulaires ayant vécu il y a 1600-1200 millions d'années ont été retrouvées. Les empreintes, qui ressemblent à un collier de petites perles, proviendraient d'un animal marin colonial du type polype hydroïde.

Cette vie a un milliard d'années de plus que la Vendienne, mais… aucune autre trace pré-vendienne d'organismes multicellulaires, en particulier de formes ancestrales, n'a encore été trouvée. Cela laisse penser que, peut-être, l'émergence de la multicellularité chez les animaux n'était pas un saut évolutif ponctuel, mais une sorte de stratégie. Par exemple, même aujourd'hui, il existe des protozoaires flagellés, qui vivent soit comme des organismes unicellulaires séparés, soit se rassemblent en colonies qui agissent comme un seul organisme. Si l'éponge est frottée dans des cellules individuelles sur un tamis, les cellules peuvent se réunir à nouveau.

Même des expériences ont été menées au cours desquelles, lorsque les paramètres de l'environnement (température, salinité) ont changé, les cellules de l'embryon d'un organisme multicellulaire se sont désintégrées pour devenir unicellulaires. Ainsi, il est possible qu'il n'y ait pas de lignée continue d'organismes multicellulaires allant des "perles" du Montana à la faune vendienne, mais des générations de formes unicellulaires peuvent se trouver entre elles.

Le gigantisme vendien trouve probablement son explication dans les conditions naturelles particulières de ce milieu et de cette époque. Le fait est que les localités les plus riches de cette faune se trouvent là où les carbonates ne se sont pas accumulés sur le fond. Et c'est une propriété des bassins d'eau froide - c'est dans ceux-ci que les principaux sédiments sont les limons, l'argile et le sable.

L'eau froide contient plus d'oxygène, elle se mélange constamment, faisant remonter les éléments nutritifs organiques du fond. Les animaux vendiens ne se mangeaient pas les uns les autres - ils absorbaient des microparticules de l'eau ou du fond, ce qui leur procurait une longue vie et la capacité de se développer en de grandes formes.

Cependant, c'est très probablement le réchauffement de la planète et la diminution du nombre de mers froides qui ont causé l'extinction de la faune vendienne. Au Cambrien, nous voyons une vie complètement différente - en particulier, adaptée à la vie dans une eau à plus faible teneur en oxygène. Mais le processus de biominéralisation a commencé activement et les animaux ont commencé à acquérir des squelettes, des coquilles et des coquillages solides.

La question de savoir s'il existe aujourd'hui des descendants de la faune vendienne parmi les animaux cambriens doit recevoir une réponse positive, même si elle reste l'objet de discussions scientifiques animées. On retrouve notamment ces descendants parmi les mollusques, arthropodes, coelentérés. Il existe de nombreuses classes d'animaux éteintes qui vivaient au Cambrien mais ont des racines dans le Vendien.