Ozone et vie en milieu aérien

Marc-André Selosse

Muséum National d'Histoire Naturelle

Pierre Thomas

Laboratoire des Sciences de la Terre, ENS Lyon

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

15/05/2002

Résumé

Histoire de la conquête du milieu aérien par la faune et la flore, rôle incertain de la filtration des UV par l'ozone.


Question

Subject : Ozone et vie en milieu aérien Date : Thu, 22 Nov 2001 04:53:42

From E.F. To : Prof.Ducaillou

« Concernant l'apparition de la couche d'ozone atmosphérique permettant la conquête du milieu terrestre, les dates relevées varient de -700 millions d'années (Précambrien) à - 400 Ma (Silurien) ! Qu'en pensez-vous ? »

Réponse

Qu'appelle-t-on la conquête du milieu aérien ?

La conquête du milieu aérien correspond à plusieurs épisodes de l'histoire de la vie. C'est, bien sûr, l'installation d'animaux sur les terres émergées (arthropodes de l'Ordovicien), puis des vertébrés terrestres à la fin du Dévonien. Mais ces étapes sont précédées par l'installation des premiers végétaux dits supérieurs (Ordovicien), des algues aériennes (genre cocales), des champignons et des bactéries du sol (il y en a au Précambrien).

Les étapes de la conquête

Dès le Précambrien , il existe sur les terres émergées des croûtes microbiennes (voir Horodyski et Knauth, 1994). Elles ont été exploitées par des arthropodes dès l'Ordovicien au moins. Les fossiles en milieu aérien sont rares (problème de fossilisation car ce milieu est érosif) mais existent.

C'est à l'Ordovicien que seraient sortis de l'eau les premiers archégoniates (végétaux terrestres, connus à ces époques par des spores), qui deviennent abondants au Silurien supérieur. Les forêts explosent au Carbonifère . D'après les fossiles et par des raisonnements indirects, on pense que les lichens ne sont pas forcement plus anciens (voir l'article de M.A. Selosse, dans le fascicule 2001 de L'année Biologique, ISSN : 0003-5017).


Enfin, n'oubliez pas que la conquête des terres émergées par les Tétrapodes, précédés par les Archégoniates, se fait longtemps après celles des algues unicellulaires, des bactéries et des champignons, qui mettent en place des "croûtes visqueuses" exploitées par les invertébrés. Cette conquête là reste mal datée.

Liens entre ozone, UV et Vie

On ne pense pas que l'apparition de végétaux vasculaires massifs ait été limitée par la présence d'ozone et la filtration des UV. En fait, sans avoir de bon modèle à proposer, il est possible que le délai soit lié à la nécessité de mettre en place une symbiose "algue + champignon" pouvant coloniser le milieu aérien à l'état pluricellulaire (voir La Symbiose, pp. 61-65).

Figure 2. Pénétration dans l'atmosphère des ultraviolets b (UVB) selon leur longueur d'onde (courbes noires), comparée à leur action sur l'ADN (courbe bleue)

Pénétration dans l'atmosphère des ultraviolets b (UVB) selon leur longueur d'onde (courbes noires), comparée à leur action sur l'ADN (courbe bleue)

L'ozone stratosphérique absorbe les radiations solaires de plus courtes longueurs d'ondes (les plus énergétiques) auxquelles l'ADN est très sensible. Une diminution de 10% de l'ozone, en laissant passer plus d'UVB (courbe rouge), augmenterait les dommages sur l'ADN d'environ 22%. Voir aussi Profils de température et stabilité de l'atmosphère .


Quant aux UV, il y a bien des organismes qui les tolèrent, mais ceux qui ont des générations longues doivent les supporter moins bien (risque accru de mutation entre deux générations). Il doit donc y avoir un lien organismes pluricellulaires / filtration des UV. Mais on ne dispose pas vraiment d'arguments à l'appui...

Bibliographie

R.J. Horodyski, L.P. Knauth, 1994. Life on land in the Precambrian , Science, Vol. 263 (#5146) pp. 494-498. doi : 10.1126/science.263.5146.494.

M.A. Selosse, 2000. La Symbiose , 160 pages, Vuibert. ISBN-13: 978-2711752836.