Cambrian Explosion Biologie Grand Bang " Blink De Un Eye " ½ Billion BC

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Dans Le clin d’œil d’Andrew Parker.

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DESCRIPTION: Couverture rigide illustrée avec cache-poussière. Éditeur: Éditions Persée ; (2003). Pages: 316. Taille: 9¼ x 6¼ x 1¼ pouces; 1½ livres. Résumé: Il y a un demi-milliard d’années, après une longue et sombre époque, la vie a soudainement connu un grand épanouissement. Les raisons ont dérouté même Darwin, et depuis, toutes les tentatives pour l’expliquer ont échoué ; jusqu'à maintenant. Le célèbre dicton de HG Wells, « Au pays des aveugles, les borgnes sont rois », nous dit quelque chose qui peut sembler évident : la vue compte. Mais imaginez un instant que le pays des aveugles soit en réalité le monde entier, il y a 550 millions d’années. C'est un monde où la vie est primitive et sans but, et où l'évolution est lente et minutieuse.

Puis quelque chose de remarquable se produit. Au cours des cinq millions d’années suivantes, le processus d’évolution s’accélère. Les chasseurs et les proies développent des armements et des défenses. Et dans ce court laps de temps, « en un clin d’œil » aux temps géologiques, le nombre de classifications différentes d’animaux, de « phyla », de champignons est passé de trois à trente-huit, le nombre que nous avons encore aujourd’hui. Le « quand » et le « quoi » de cet événement extraordinaire, connu sous le nom d'« explosion cambrienne », sont connus depuis un certain temps et ont été rendus célèbres par le livre à succès de Stephen Jay Gould, « Wonderful Life ». Jusqu’à présent, ce qui a été une spéculation, c’est le « pourquoi ». Pourquoi ce « big bang » de la biologie s’est-il produit alors ? Qu’est-ce qui l’a causé ?

Ici, pour la première fois, le zoologiste d'Oxford, Andrew Parker, révèle sa théorie sur ce grand épanouissement de la vie. L'explication étonnante de Parker est que c'est le développement de la vision chez les animaux primitifs qui a provoqué l'explosion. Les créatures précambriennes étaient incapables de voir, ce qui rendait difficile la distinction entre amis et ennemis. Avec l’évolution de l’œil, la taille, la forme, la couleur et le comportement des animaux ont été soudainement révélés. Une fois les lumières « allumées », il y avait une pression énorme pour faire évoluer des parties externes dures comme défenses et serrer les membres pour attraper les proies. Le règne animal a pris vie et le pays des aveugles est devenu une masse grouillante de chasseurs et de chassés, tous se bousculant pour trouver leur place dans l'arbre de l'évolution.

CONDITION: NOUVEAU. Nouvelle couverture rigide avec jaquette. Livres de base (2003) 352 pages. Sans défaut, à l'exception des bords très doux de la jaquette et des couvertures. Les pages sont vierges ; propre, net, non marqué, non mutilé, étroitement lié, non lu sans ambiguïté. L’usure des bords consiste en un froissement très léger de la tête et du talon de la colonne vertébrale de la jaquette. Et par très doux, nous entendons précisément cela, littéralement. Cela nécessite que vous teniez le livre près d'une source de lumière, en l'inclinant d'une manière ou d'une autre de manière à capter la lumière réfléchie, et que vous l'examiniez assez attentivement pour discerner l'usure très légère des étagères. Sous la jaquette, les couvertures sont propres et non sales, ne faisant écho qu'aux vêtements d'étagère très doux de la jaquette sus-jacente. L'état est tout à fait cohérent avec un nouveau stock provenant d'un environnement de librairie traditionnelle (comme Barnes & Noble, Borders ou B. Dalton, par exemple), dans lequel les nouveaux livres peuvent montrer de légers signes d'usure en rayon, conséquence d'une manipulation de routine et simplement du l'épreuve d'être constamment mis de côté, remis à l'écart et mélangé. Satisfaction garantie sans condition. En inventaire, prêt à livrer. Aucune déception, aucune excuse. EMBALLAGE TRÈS REMBOURRÉ ET SANS DOMMAGE ! Descriptions soignées et précises ! Vente en ligne de livres d'histoire ancienne rares et épuisés depuis 1997. Nous acceptons les retours pour quelque raison que ce soit dans les 30 jours ! #1755L.

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AVIS DES ÉDITEURS:

AVIS: Un jeune scientifique accompli résout l'un des plus grands mystères de l'évolution : qu'est-ce qui a provoqué l'explosion dramatique de la vie il y a un demi-milliard d'années ? Il y a environ 550 millions d’années, il y a eu littéralement une explosion de formes de vie, avec l’apparition soudaine et spectaculaire de tous les principaux groupes d’animaux. Bien que plusieurs livres aient été écrits sur cet événement surprenant, connu sous le nom d’explosion cambrienne, aucun n’a expliqué pourquoi il s’est produit. En fait, personne n’en était capable.

Ici, pour la première fois, le zoologiste d'Oxford Andrew Parker révèle sa théorie sur ce grand épanouissement de la vie. La « théorie de l'interrupteur de lumière », controversée mais de plus en plus acceptée, de Parker soutient que c'est le développement de la vision chez les animaux primitifs qui a provoqué l'explosion. S'appuyant sur des preuves non seulement de la biologie, mais aussi de la géologie, de la physique, de la chimie, de l'histoire et de l'art. « En un clin d'œil » est le récit fascinant du parcours intellectuel d'un jeune scientifique et une célébration de la méthode scientifique.

Andrew Parker a obtenu son doctorat. de l'Université Macquarie à Sydney tout en travaillant en biologie marine pour l'Australian Museum. Il est devenu chercheur de la Royal Society au département de zoologie de l'université d'Oxford en 1999, chercheur au Summerville College (Oxford) et associé de recherche à l'Australian Museum et à l'université de Sydney. Il a publié de nombreux articles scientifiques sur des sujets aussi divers que l'optique dans la nature, la biométrie et l'évolution. Il a été nommé par le « London Times » comme l’un des trois jeunes scientifiques les plus importants au monde pour son travail d’enquête et de réponse à la grande énigme de l’explosion cambrienne.

AVIS: L'explosion cambrienne est universellement appelée le « Big Bang » de la biologie. Il y a environ 550 millions d’années, il y a eu littéralement une explosion de formes de vie, avec l’apparition soudaine et spectaculaire de tous les principaux groupes d’animaux. Pourquoi est-ce arrivé de cette façon ? Pourquoi ces créatures n’ont-elles pas poursuivi le rythme lent et laborieux de leur évolution, n’apparaissant que très progressivement dans les archives fossiles ? Bien que plusieurs livres aient été écrits sur cet événement surprenant, aucun n’explique pourquoi il s’est produit. En fait, aucun n’en était capable.

Ici, pour la première fois, le zoologiste d'Oxford Andrew Parker révèle sa théorie sur ce grand épanouissement de la vie. La « théorie de l'interrupteur de lumière » de Parker soutient que c'est le développement de la vision chez les animaux primitifs qui a provoqué l'explosion. Les créatures précambriennes étaient incapables de voir, ce qui rendait impossible la recherche d'amis ou d'ennemis. Avec l’évolution de l’œil, la taille, la forme, la couleur et le comportement des animaux ont été soudainement révélés pour la première fois. Une fois les lumières « allumées », tous les animaux ont dû s’adapter ou mourir, et en un instant géologique, le monde est devenu un endroit très différent.

Théorie controversée mais qui gagne rapidement du terrain, la « Light Switch Theory » promet de révolutionner notre compréhension de la vie et de la lumière. S'appuyant sur des preuves non seulement de la biologie mais aussi de la géologie, de la physique, de la chimie, de l'histoire et de l'art, « The Blink of an Eye » raconte l'histoire fascinante du parcours intellectuel d'un jeune scientifique et une célébration de la méthode scientifique.

AVIS: Andrew Parker est chercheur de la Royal Society au département de zoologie de l'université d'Oxford. Il a été nommé par le London Times comme l'un des trois jeunes scientifiques les plus importants au monde pour son travail d'enquête et de réponse à la grande énigme de l'explosion cambrienne. Il vit dans l'Oxfordshire, en Angleterre.

TABLE DES MATIÈRES:

1) Le Big Bang de l’évolution.

2) La vie virtuelle des fossiles.

3) L'infusion de lumière.

4) Quand les ténèbres descendent.

5) Lumière, temps et évolution.

6) La couleur au Cambrien ?

7) La création d'un sens.

8) L'instinct de tueur.

9) La solution.

10) Fin de l'histoire ?

AVIS PROFESSIONNELS:

AVIS: Parker, zoologiste de l'Université d'Oxford, aborde l'un des plus grands mystères de la biologie dans ce récit non technique. Il fournit une explication relativement simple de l'explosion soudaine des formes de vie qui définit la frontière entre les époques précambrienne et cambrienne il y a environ 543 millions d'années : « L'explosion cambrienne a été déclenchée par l'évolution soudaine de la vision » chez des organismes simples. Dans la théorie du "Light Switch" de Parker, la prédation active est devenue possible avec l'avènement de la vision, et les espèces de proies se sont retrouvées sous une pression extrême pour s'adapter de manière à les rendre moins susceptibles d'être repérées.

De nouveaux habitats se sont ouverts lorsque les organismes ont pu voir leur environnement pour la première fois, et une énorme spécialisation s'est produite à mesure que les espèces se différenciaient. Parker affirme que sa théorie est bien plus robuste que les tentatives précédentes pour expliquer l’augmentation de la diversité, même celles les plus récentes avancées par les partisans d’une Terre boule de neige (la théorie présentée par Gabrielle Walker dans Snowball Earth). Dans une prose lisible, Parker fournit des informations détaillées sur les archives fossiles ainsi qu'une multitude de documents intéressants sur le rôle que joue la lumière dans les environnements et sur la façon dont la vision fonctionne chez une multitude d'espèces. Photos et dessins au trait. [Hebdomadaire de l'éditeur].

AVIS: La cause de l'apparition soudaine de formes de vie majeures il y a 540 millions d'années, connue sous le nom d'explosion cambrienne, reste le plus grand mystère de la paléontologie et, après la disparition des dinosaures, elle est la plus fascinante pour les observateurs extérieurs à la science. Au sein de la discipline, une nouvelle solution à l’énigme a été audacieusement avancée, proposée ici sous une forme populaire par son exposant. Le zoologiste d'Oxford Parker procède méthodiquement, expliquant, par exemple, ce qu'est un phylum, un point crucial pour sa théorie car, contrairement à la perception populaire, la plupart des phylums existaient avant l'explosion cambrienne, affirme-t-il.

Il pense qu'expliquer l'explosion signifie expliquer les avantages évolutifs de l'apparence externe des organismes, comme l'explique le bien intitulé « Wonderful Life » de Stephen Jay Gould. S'appuyant sur Gould, Parker revisite également les célèbres schistes de Burgess, au cœur de ce livre, en mettant l'accent sur l'évolution de l'œil en termes de capacité à détecter la lumière. Quelque chose de fondamental a changé dans l'intensité terrestre de la lumière, puis dans la dynamique proie-prédateur, affirme Parker, dont la clarté ravira les amateurs de science, tout comme sa théorie révolutionnaire. [Liste de livres]

AVIS: L'explosion cambrienne était l'un des grands mystères de l'évolution. La prolifération soudaine des formes de vie il y a 550 millions d’années a même déconcerté Darwin, qui, dans « L’Origine des espèces », a admis qu’une diversification aussi rapide présentait un argument valable contre sa théorie. Mais aujourd'hui, un siècle et demi plus tard, Andrew Parker, chercheur de 34 ans à l'Université d'Oxford, avance une nouvelle explication de l'explosion cambrienne, si convaincante que de nombreux scientifiques éminents ont accepté sa plausibilité. Parker affirme que c'est le développement de la vue chez les animaux qui a provoqué le Big Bang de la biologie. Son récit sur la façon dont il a résolu le problème de l’origine de la biodiversité se déroule avec l’enthousiasme d’un polar de premier ordre.

AVIS: La période cambrienne a vu la première prolifération de la vie complexe sur terre. Parker présente l'argument fascinant selon lequel le développement de la vision a déclenché le « big bang de l'évolution ». La conclusion de Parker, selon laquelle la présence d'yeux indique l'évolution d'un mode de vie de chasse actif parmi les créatures cambriennes, est à la fois convaincante et étonnamment fraîche.

AVIS: Andrew Parker, zoologiste de l'Université d'Oxford, présente à un large public son intrigante théorie de la vision comme déclencheur de l'explosion cambrienne de l'évolution. Il assemble son argumentation intrigante comme un avocat zoologue méticuleux, à la manière de Charles Darwin. Parker présente des arguments convaincants. C'est une théorie intéressante. Je ne pense pas que l'on puisse trouver une introduction plus conviviale à la biologie évolutionniste.

AVIS: Nous avons un livre bien écrit, contenant beaucoup de données scientifiques vraiment intéressantes et une bonne hypothèse solide qui incitera sûrement les autres à faire des éloges, à critiquer et à essayer d'affiner ou de remplacer. L’argument central de Parker mérite certainement une attention particulière, d’autant plus qu’il vise à fournir une solution unique et jusqu’ici méconnue à l’une des énigmes les plus importantes de l’évolution. Un conte policier évolutif brillant et éminemment lisible. L'énergie et l'intelligence de Parker sont indéniables.

AVIS: Une théorie audacieuse et convaincante... présentée avec clarté et subtilité. [Écosse dimanche].

AVIS: La thèse de Parker est présentée avec soin et se lit comme un mystère... Une contribution précieuse et inventive. [Journal Providence].

AVIS: Un conte policier évolutif brillant et éminemment lisible... L'énergie et l'intelligence de [Parker] sont indéniables. [Fois de Roanoke].

AVIS: Un livre bien écrit, contenant beaucoup de données scientifiques vraiment intéressantes et une bonne hypothèse solide. [Washington Post].

AVIS: Un ouvrage informatif... Parker démontre de manière convaincante que l'explosion cambrienne a été déclenchée par l'évolution de la vision. [Boston Sunday Herald].

AVIS: Je ne pense pas que l'on puisse trouver une introduction plus conviviale à la biologie évolutionniste. [Nouvelles de San Jose Mercury].

AVIS: Parker présente des arguments convaincants... C'est une théorie intéressante. [San Diego Tribune].

AVIS: Parker donne un aperçu perspicace de l'esprit du scientifique...[Un] travail qui suscite la réflexion. [Journal de la bibliothèque]

AVIS: La conclusion de Parker... est à la fois convaincante et étonnamment fraîche... une science de pointe, fortement recommandée. [Avis sur Kirkus].

AVIS DES LECTEURS:

AVIS: Il y a des créatures vivantes sur Terre depuis environ quatre milliards d'années, mais la plupart du temps, elles étaient aveugles. La plupart du temps également, ils étaient très simples (animaux unicellulaires, éponges et animaux à corps mou). La célèbre explosion cambrienne est l’essor soudain de la diversité animale survenu il y a entre 543 et 538 millions d’années. C'est à ce moment-là que les dents et l'armure sont apparues. C'est aussi à ce moment-là que les yeux sont apparus. Il est facile pour nous d'imaginer le drame de la destruction des dinosaures, par exemple, il y a 65 millions d'années, mais selon Andrew Parker, l'explosion cambrienne est « l'événement le plus dramatique de l'histoire de la vie ».

D'autres événements dramatiques ont leurs explications (un astéroïde anéantissant les dinosaures, par exemple), mais il n'y a pas eu d'explication satisfaisante pour le boom cambrien. Jusqu'à présent, selon Parker, il y est parvenu. « En un clin d’œil » est une explication convaincante qu’il a annoncée pour la première fois il y a sept ans : l’explosion cambrienne a été provoquée par l’évolution de la vision. Ce qui s'est passé lors de l'explosion, c'est que les animaux ont acquis une armure, des parties dures du corps et une grande variété de formes différentes. Parker explique que les formes et les armures sont apparues parce que les yeux sont apparus. Dans le monde aveugle précambrien, les créatures captaient les sensations par l'odorat, le goût, le son ou le toucher.

L’apparence des créatures n’avait pas d’importance, car aucune autre créature ne pouvait les voir. Cela n'avait pas d'importance si les créatures n'avaient pas d'armure, car les prédateurs ne les poursuivaient pas. Les créatures se nourrissaient d'animaux morts, mais n'avaient pas besoin de griffes ou de mâchoires pour les attraper ; Attraper une proie était peu probable pour une créature aveugle, la prédation n'était donc pas la règle. Et puis il y eut de la lumière ! Parker pense qu'un ancêtre au corps mou du trilobite a été la première créature à avoir une tache sensible à la lumière qui s'est finalement différenciée en différentes unités de l'œil. Le trilobite qui pourrait progressivement mieux voir pourrait progressivement devenir un meilleur prédateur.

Non seulement la vision alimente une diversité de trilobites eux-mêmes, leur permettant d'acquérir des compétences telles que l'agilité et l'utilisation efficace de la propulsion musculaire, mais elle alimente également les changements de proies. Dans l’obscurité, un animal n’a pas besoin de se soucier de son apparence. Poursuivi par des créatures capables de voir, un animal peut suivre de nombreuses voies de changement, comme se camoufler, développer sa propre armure, nager plus vite, grandir ou acquérir sa propre vue. Et puis les prédateurs peuvent être modifiés pour surmonter ces tactiques, et la bataille évolutive familière est sérieusement recommandée. Vision est à l’origine de la diversité et l’alimente depuis.

Le livre de Parker est un riche récit de la façon dont il est arrivé à ces conclusions, avec un large éventail de preuves à l'appui. Il écrit clairement et avec un euphémisme plein d'esprit. Lorsque, par exemple, il décrit l'examen et la dissection au microscope de crevettes de semence, il dit que "les crevettes de semence ont tendance à se rouler et à tomber exactement dans les positions qui ne leur sont pas demandées". Toute théorie scientifique est sujette à caution, et la simplicité même de l'explication de Parker en fera sûrement une cible pour d'autres théoriciens disposant de nouvelles données. Cependant, à l’heure actuelle, en considérant l’explosion cambrienne, la « théorie de l’interrupteur de lumière » est la façon de voir les choses.

AVIS: Qu'est-ce qui a déclenché l'explosion cambrienne ? Commençant il y a environ 543 millions d'années, il y a eu une période de 10 millions d'années (environ 5 millions d'années) au cours de laquelle le nombre de phylums sur cette planète est passé de trois à trente-huit. Après cela, aucun nouveau phylum n’est apparu. Quelque chose de dramatique s’est produit pendant cette période, mais pourquoi ? Il y a eu également une évolution majeure des parties externes du corps dans tous les phylums à cette époque, mais quelle est la cause de tout cela ? Certaines explications ont été prises au sérieux pour l'explosion cambrienne, et Parker en passe en revue un certain nombre.

La première est que le Cambrien était simplement une période idéale pour une évolution rapide. Mais il existe des preuves provenant d'embryons d'animaux non squelettiques qui indiquent que le Cambrien n'était probablement pas une époque particulièrement hospitalière après tout. Le deuxième groupe d'explications abordé par Parker tente de couvrir non seulement l'explosion cambrienne elle-même, mais aussi les changements précambriens dans les plans internes du corps. Mais Parker veut savoir ce qui a provoqué l'explosion elle-même et est convaincu que les changements précambriens n'en font pas partie intégrante.

La troisième explication est que l’environnement physique a considérablement changé au début du Cambrien. Cela signifie des changements dans les niveaux d’oxygène, de dioxyde de carbone ou de phosphore, par exemple. Mais ces niveaux ont changé à plusieurs reprises, et le début du Cambrien ne semble pas si spécial. Une quatrième explication est que les zones de plateau continental en eaux peu profondes ont augmenté au début du Cambrien. Un cinquième est qu’il y a eu une « Terre boule de neige » qui s’est terminée juste avant le Cambrien. Une sixième raison est que le collagène a été acquis par les animaux au Cambrien. Un septième concerne la génération de nouvelles niches : peut-être que la disponibilité accrue de plantes nageant librement pourrait créer une nouvelle niche. Un huitième ne concerne pas les niches, mais tous les modes d'alimentation.

Oui, une ou plusieurs de ces explications peuvent être assez proches. Mais ils ne satisfont pas Parker, et il a une explication tout à fait logique, à savoir qu'il y a environ 543 millions d'années, la vue s'est soudainement développée chez les animaux. Cela signifie des yeux et un cerveau pour interpréter la lumière qui atteint ces yeux. À propos, l’une des premières espèces à avoir acquis des yeux a peut-être été la méduse-boîte, qui n’a pas de cerveau ! Mais les trilobites sont les créatures sur lesquelles Parker s'attarde : ils sont originaires du début du Cambrien, et ils semblent avoir eu des yeux (et un cerveau) à cette époque.

Le livre couvre beaucoup de choses sur ce que sont les yeux, quels sont les différents types d'yeux, comment les yeux ont évolué et à quoi servent les yeux. A titre d’exemple, les lapins ont des yeux de chaque côté de la tête. L’une des raisons est qu’ils dépensent beaucoup d’énergie pour éviter d’être mangés. Cela signifie qu'ils veulent une vision aussi proche que possible à 360 degrés, car ils ont l'intention de s'enfuir à toute vitesse vers la sécurité s'ils voient un prédateur (et de continuer à courir pour sauver leur vie si le prédateur les poursuit). C'est une idée rentable ! D’un autre côté, les renards consacrent une plus grande partie de leur énergie à rechercher de la nourriture potentielle. Ils n'ont pas besoin d'une vision à 360 degrés pour cela, ils ont donc des yeux devant, où ils peuvent être utilisés pour fournir une perception de la profondeur. Cela leur permet de juger des distances par rapport à leurs proies possibles et leur évite des poursuites inutiles et coûteuses.

Il ne faut pas beaucoup d'imagination pour comprendre que l'introduction de la vision pourrait conduire à une énorme explosion évolutive, à mesure que les espèces développeraient une armure, un camouflage et davantage de défenses contre des prédateurs soudainement non aveugles. C’est donc effectivement une hypothèse intéressante. Une question cruciale est de savoir combien de temps il faudrait aux yeux fonctionnels pour évoluer à partir de simples zones de cellules sensibles à la lumière (pris en sandwich entre une couche protectrice transparente et une couche de pigment foncé). Mais comme l’explique l’auteur, un article de Dan-Eric Nilsson et Susanne Pelger montre que quelques centaines de milliers d’années devraient suffire pour accomplir tout cela. La vision aurait en effet pu apparaître en un clin d’œil évolutif. Et cela pourrait bien avoir conduit à l’explosion cambrienne.

À la fin du livre, Parker considère les déclencheurs possibles de l'évolution des yeux, tels que l'augmentation de la lumière disponible atteignant la surface de la Terre. Je pense que ces domaines méritent également d’être approfondis. J'ai beaucoup apprécié ce livre et je le recommande.

AVIS: "In the Blink of an Eye" du biologiste Andrew Parker est une déclaration pleine d'entrain et provocatrice de sa théorie du "Light Switch" expliquant l'éclatement spectaculaire de l'évolution des métazoaires (vie animale multicellulaire) à l'aube de la période cambrienne de l'ère moderne. Ère paléozoïque, il y a environ 543 millions d'années. Il démontre de manière très convaincante que c'est l'évolution de la vue chez les métazoaires qui a déclenché un rayonnement adaptatif rapide des métazoaires, bien que limité principalement aux arthropodes (les représentants vivants comprennent les crevettes, les crabes, les homards, les araignées et les insectes, pour n'en citer que quelques-uns). comme on le voit de manière plus impressionnante dans la célèbre faune des « schistes de Burgess » d'il y a environ 515 millions d'années.

Parker ouvre le livre par une discussion sur l'explosion cambrienne et la nature de la fossilisation elle-même. Il se tourne ensuite vers la physique de la lumière et explique comment les animaux vivants utilisent la lumière non seulement pour se nourrir, mais aussi comme moyen de défense, y compris, mais pas exclusivement, le mimétisme pour éviter d'être détectés par des prédateurs et des proies potentiels. Il décrit également comment les animaux vivant dans les cavernes ont perdu la vue et l'évolution de la bioluminescence chez les créatures des grands fonds. Étonnamment, cela conduit ensuite à explorer la possibilité que les créatures cambriennes étaient colorées, habillées de teintes vibrantes de nombreuses couleurs, qui étaient bien visibles dans les mers peu profondes de la faune des schistes de Burgess.

Les derniers chapitres décrivent l'évolution de la vue chez les métazoaires, et Parker allègue qu'un trilobite ancestral primitif a été découvert dans l'occurrence la plus élevée de la faune de l'Édiacarien (dernier Précambrien) avec une paire d'yeux grossiers. Alors pourquoi la vue était-elle nécessaire ? Parker déclare que cela est la conséquence directe du fait que certains animaux sont devenus des prédateurs actifs, les premiers trilobites, ce qui, à son tour, a déclenché une course aux armements évolutive dans le développement de gilets pare-balles pour se défendre contre la prédation ; que nous voyons dans les archives fossiles comme « l'explosion cambrienne ».

Parker a présenté un argumentaire élégant et convaincant en faveur de sa théorie du "Light Switch" pour expliquer l'explosion cambrienne. C’est l’explication la plus logique que j’ai rencontrée, largement étayée par les preuves qu’il a présentées dans ce livre. Je recommande ce livre à toute personne intéressée par la paléobiologie, ou en général par l'évolution ; surtout ceux qui sont fascinés par l'explosion cambrienne. Tout à son honneur, Parker a écrit un tome convaincant qui se rapproche de l'éloquence littéraire atteinte par Stephen Jay Gould, Ernst Mayr et George Gaylord Simpson.

AVIS: Dans cette étude éclairante, Parker affirme que la lumière est le moteur du changement évolutif. La lumière, affirme-t-il, est l’élément environnemental le plus prédominant. Traversant la biologie, la géologie, l'écologie et la physique avec un pont d'optique, il montre combien de structures corporelles ont varié en raison de la disponibilité et de l'intensité de la lumière. Le plus important pour le lecteur est son affirmation selon laquelle lorsque la vie a développé une plus grande sensibilité à la lumière, l’évolution a reçu un élan significatif. Nous appelons le moment de ce « coup de pouce » l’explosion cambrienne.

Selon Parker, le mécanisme à l’origine de cette augmentation était l’évolution de l’œil. La grande diversité manifestée par les avancées abruptes de l’évolution il y a environ 550 millions d’années a produit des créatures dont les descendants sont des chats, des ours, des oiseaux et vous. Parker fournit une multitude de documents de base pour développer sa thèse. Les forces de la tectonique des plaques, la manière dont la lumière est absorbée, réfléchie, courbée et même générée biologiquement sont toutes présentées. Il montre la pertinence de chaque aspect dans un concept lentement et soigneusement construit.

Parker présente son thème avec verve. "Qu'il y ait des images !" est un exemple concluant. Les nouvelles idées scientifiques ont tendance à utiliser une approche énergique. Puisqu’il a posé une base darwinienne solide pour cette exclamation, son enthousiasme est peut-être justifié. Il explique beaucoup de choses sur l'enfance, la nature de la lumière et comment les animaux ont adapté leurs plans corporels pour utiliser efficacement la lumière.

Parker montre comment de nouveaux outils de recherche peuvent analyser les fossiles pour révéler que le passé n'était pas le monde doux, terne et incolore souvent décrit. Certaines des astuces développées par la nature il y a des millions d’années n’ont été reproduites par la technologie humaine que très récemment. La lumière, explique-t-il, était à la fois un attractif et un répulsif dans les mers peu profondes des premiers océans.

Le mortier qui lie les facettes de l’idée de Parker est la prédation. Les mangeurs et les mangés devaient se détecter pour survivre. Parallèlement à l’œil, les corps changeaient pour éviter d’être détectés et détourner les bouches mordantes. La survie en termes d'évolution, nous rappelle-t-il, signifie plus que manger ou éviter d'être un repas. La vision a amélioré le processus de sélection sexuelle, les nouvelles formes corporelles affichant des couleurs pour attirer les partenaires.

Ces facteurs et d'autres se combinent pour fournir ce que Parker appelle sa vision « Light Switch » de la période cambrienne. Cette étape est franchie pour permettre à l'évolution de l'œil d'atteindre un rythme rapide, conforme aux nombreux changements que l'explosion cambrienne semble mettre en évidence. La prose bouillonnante de Parker est complétée par d'excellents dessins au trait et photographies. Ceux-ci fournissent à la fois un contexte et des exemples de ses arguments. Son style, bien qu'ardent, est un peu décousu, même si cela peut être pardonné dans un livre couvrant tant d'aspects du chemin de l'évolution.

Lisez ce livre, réfléchissez aux idées de Parker et rappelez-vous qu'il existe d'autres propositions pour la cause de l'explosion cambrienne tout aussi bien présentées.

AVIS: Ce livre vaut le temps d'être lu. C'est un trésor d'exemples de développement évolutif, de pressions et d'opportunités environnementales, et d'effets cumulatifs de la sélection naturelle sur le développement/l'évolution des organes et des yeux sensibles à la lumière. C'est un excellent contre-pied à la vision de la conception intelligente/créationniste selon laquelle les choses/organes complexes ne peuvent pas avoir évolué.

La complexité de l’œil a longtemps été utilisée par les créationnistes comme exemple d’un organe qui s’effondrerait s’il manquait une partie. Eh bien, ce livre montre très bien la myriade de solutions évolutives à la pression environnementale de la présence de lumière, depuis des organes de vision très primitifs jusqu'à des organes de vision très complexes.

M. Parker montre la grande variété de voies, les multiples chemins d'évolution des organes de détection de la lumière, certains avec une lentille, d'autres sans, certains avec un iris, certains sans, certains avec un seul œil, certains avec des yeux multiples. Cette lecture devrait être obligatoire (avec "The Blind Watchmaker" de Dawkins pour ceux qui renoncent à explorer et à comprendre la nature si elle est complexe, lèvent les mains et disent : "C'est trop complexe. Cela doit provenir d'Intelligent Design.

Il s'agit d'une très bonne exploration d'une partie de cette complexité dans un cadre naturaliste, c'est-à-dire scientifique.

AVIS: Souvent, ce sont les créationnistes qui ont aimé utiliser l'explosion cambrienne comme preuve que la théorie de l'évolution de Darwin était en quelque sorte hors de propos. Pourtant, le zoologiste d'Oxford, Andrew Parker, a avancé ce qui est probablement l'explication la plus plausible de ce grand événement de l'histoire de l'évolution.

On sait dans les milieux scientifiques qu'il y a 543 millions d'années, il y avait 3 ou 4 Phyla dans le règne animal. Environ 5 millions d’années plus tard, il y a 538 millions d’années, nous avions 38 Phyla. Parker avance un argument très puissant selon lequel, à cette époque, de nombreuses créatures ont commencé à développer des coques d'armure durcies. Pourquoi était-ce ? Quel a été le changement dans l’environnement dans lequel ces animaux ont survécu, qui nécessiterait une armure défensive renforcée ?

Parker soutient, et j'ai vu peu de réfutations pour contrer ses idées, que dans la période antérieure à 543 millions d'années, également connue sous le nom de Précambrien, il n'existe aucune preuve fossile d'aucune sorte soutenant l'évolution de la vue et peu de preuves fossiles d'aucune sorte soutiennent l'évolution de la vue. à l'appui des armures extérieures et des exosquelettes. Parker affirme qu'au cours des 5 à 10 millions d'années qui ont suivi la période précambrienne, les organites sensibles à la lumière sur leur corps ont évolué en yeux composés, permettant aux prédateurs de voir et de détecter des capacités limitées et rudimentaires.

Pour survivre à l'assaut, les espèces de proies ont développé l'armure nécessaire pour se défendre contre ceux qui ont une vision, et l'explosion des nouveaux Phyla a explosé et s'est accélérée comme jamais auparavant, en très peu de temps (5 à 10 millions d'années)... en un clin d'œil. d'un oeil. Oui, selon Parker, c'est la vue et son évolution qui ont provoqué l'explosion cambrienne des phylums.

AVIS: Quand on pense à la vie préhistorique, les premières pensées qui nous viennent à l'esprit sont souvent les dinosaures, puis peut-être les mammouths laineux et les hommes des cavernes. Mais la vie préhistorique s’étendait plus loin, et l’une des périodes les plus intrigantes est la période cambrienne, où la diversité de la vie animale a augmenté de façon exponentielle. Cette « explosion cambrienne » est l’un des aspects les plus étudiés de la vie préhistorique, et ses origines constituent l’une des plus grandes questions de la biologie.

Ce livre répond à la question en montrant comment le développement de la vision, c'est-à-dire l'évolution de l'œil, a radicalement changé la vie sur terre. L’auteur arrive à cette réponse comme quelqu’un reconstituerait un puzzle, one piece à la fois. Chaque pièce constitue un chapitre de ce livre. Certaines pièces incluent une explication du fonctionnement des yeux et de la vision, une étude de la couleur et de son importance dans les écosystèmes et la survie des individus et des espèces, une comparaison de différents écosystèmes et comment la quantité de lumière dans chacun a affecté l'évolution, et une revue de l'évolution de la vie, couvrant à la fois les choses connues et inconnues.

Au fil de cet ouvrage, l'auteur montre très clairement et objectivement que le développement des yeux, organes sensoriels capables d'identifier et de localiser les objets, a été l'étincelle qui a accéléré le rythme de la diversification des espèces et l'apparition de nombreuses caractéristiques externes telles que la couleur de la peau. , dents, pointes, cornes, etc... Bref, un grand travail scientifique.

AVIS: Le livre de Parker était extrêmement intéressant. En tant que géologue, j'ai été ravi de trouver un livre qui ne s'enlisait pas complètement dans la terminologie scientifique, afin de pouvoir transmettre ce livre à mes amis et à ma famille et partager mon intérêt. Pour quelqu’un qui n’est ni géologue ni biologiste, certains termes peuvent paraître un peu lourds. Cependant, je crois que pour tout connaisseur de sciences, de paléontologie ou de géologie, ce livre est une lecture incontournable. L'exploration des formes de vie cambriennes est fascinante. Le chapitre sur les yeux est à lui seul incroyablement instructif et très intéressant. Le lecteur sera emporté par l'enthousiasme et l'honnêteté de Parker. Sa description des tentatives des crevettes mâles pour courtiser une femelle, ainsi que les descriptions des prédateurs et des proies du Cambrien, ont été particulièrement agréables. Je suis devenu amoureux des trilobites après avoir lu ce livre, des créatures auxquelles je n'avais pas beaucoup réfléchi auparavant.

AVIS: Imaginez ce que cela a dû être d'être la première créature à avoir des yeux, à pouvoir voir à travers les eaux troubles. Le monde n’est plus seulement ce que vous touchez ou les produits chimiques qui dérivent vers vous. Vous pouvez désormais vous déplacer largement pour chasser de la nourriture, et votre dîner ne peut même pas vous voir venir ! D’un point de vue évolutionniste, cela a dû être le scénario nucléaire pour de nombreuses espèces et le véritable début de la course aux armements évolutive.

Il s'agit de la thèse d'Andrew Parker, présentée au grand public. Parfois, vous pourriez avoir l'impression qu'il développe ses arguments, mais bien avant la fin du livre, vous vous demanderez pourquoi quelque chose d'aussi évident ne vous est jamais venu à l'esprit. En chemin, vous rencontrerez des personnages uniques, des créatures mystérieuses et découvrirez également une histoire de fouille de fossiles. Très intéressant et facile à lire.

AVIS: L'auteur résume l'histoire de l'évolution précambrienne dans la mesure où elle est connue et considère les causes possibles des changements évolutifs qui définissent le Cambrien. Il conclut que l'événement clé a été l'évolution rapide et simultanée de la vision, de la prédation et des structures de protection, conséquence de l'amélioration des niveaux de lumière environnementale. Le livre est une lecture essentielle pour quiconque s'intéresse à la période cambrienne ou à l'histoire de l'évolution.

AVIS: L'histoire de l'évolution de la vue il y a 540 millions d'années et de ses effets sur la faune et la flore terrestre. Incroyable que les formes de vie ne puissent pas voir avant cette époque. C'est un excellent livre, bien construit et qui aborde des sujets autres que ceux abordés dans le livre. Un excellent achat qui saura vous étonner et vous incitera à lire. Ce livre est un 10+ et il est recommandé d'acheter.

AVIS: Une théorie très intéressante, bien documentée et argumentée. Vous apprécierez le lire car Andrew Parker le rend intéressant en reliant les points entre la vie telle que nous la connaissons et l'explosion cambrienne. Il existe en fait des théories bien fondées qui expliquent pourquoi la vie s'est soudainement diversifiée il y a 543 millions d'années. Pas besoin d’être surnaturel pour ça. Est-ce maintenant la réponse finale à ce mystère ? J'en doute, mais c'est à vous de décider.

AVIS: "In the Blink of an Eye" divise l'explosion cambrienne en deux morceaux, le développement de la vie multicellulaire (le "déferlement précambrien") et l'évolution des "parties dures" résultant du développement de la vision (qui est la majeure partie du livre). Sa conclusion principale bénéficie de nombreux soutiens. Le livre est très actuel et mérite d'être lu.

AVIS: La théorie de ce livre est suffisamment attrayante pour que de nombreux experts devraient se sentir gênés de ne pas l'avoir proposée plus tôt. Ce n’est pas tellement que les personnes qui ont observé l’explosion cambrienne auraient dû voir les preuves pointant vers cette théorie – le livre tend à indiquer que certains éléments de preuve importants n’ont été découverts qu’au cours de la dernière décennie.

Ce qui me laisse perplexe, c'est pourquoi personne n'a suffisamment bien modélisé les effets de l'évolution de la vue pour décider d'aller chercher les résultats dans les archives fossiles. Cela m’amène à me demander si de nombreux experts sont encore mal à l’aise avec le modèle d’évolution en équilibre ponctué.

AVIS: Parker présente une théorie très plausible qui semble expliquer la forte augmentation des espèces lors de l'explosion cambrienne. En fait, il est si bien présenté (un peu comme Darwin a inclus des arguments et des exemples accablants dans « Origine des espèces ») que vous êtes tenté de répéter Huxley et de dire que c'est si évident, pourquoi n'y ai-je pas pensé ?

AVIS: Le contenu de ce livre est tout simplement fascinant. Non seulement il présente une solution plausible à l’énigme cambrienne, mais il fournit également une énorme quantité d’informations sur le rôle de la couleur et de la vue dans la nature.

AVIS: Le livre de Parker est une lecture divertissante et étonnamment informative. Je pense que peu de paléontologues seraient en désaccord avec l’idée selon laquelle le développement de la vision (par opposition à la simple sensibilité à la lumière) a donné une énorme accélération aux taux d’évolution du Cambrien inférieur.

AVIS: Théorie vraiment intéressante. Ça vaut vraiment le coup d'être lu. Cela a cependant soulevé un certain nombre d’autres questions auxquelles j’aimerais maintenant obtenir des réponses.

AVIS: J'apprécie le livre ! M. Parker me fait réfléchir. Une bonne lecture.

CONTEXTE SUPPLÉMENTAIRE:

SCIENCES PALÉO:Paléontologie et sous-spécialités connexes: La paléontologie est l'étude scientifique de la vie qui existait avant, et parfois même, le début de l'époque holocène. Cela se produit environ 11 700 ans avant nos jours. La discipline comprend l'étude des fossiles afin de classer les organismes, ainsi que l'étude des interactions entre ces organismes et leurs environnements. Cette dernière est une sous-discipline souvent appelée « paléoécologie ».

Des observations paléontologiques ont été documentées dès le 5ème siècle avant JC. Cette science s'est établie au XVIIIe siècle grâce aux travaux de Georges Cuvier sur l'anatomie comparée. Elle se développe ensuite très rapidement au XIXème siècle. Le terme lui-même vient du grec « palaios », qui signifie vieux ou ancien, et « ontos », qui signifie être ou créature, et « logos », qui signifie parole, pensée ou étude ».

La paléontologie se situe à la frontière entre la biologie et la géologie. Elle diffère de l’archéologie en ce qu’elle exclut l’étude des humains anatomiquement modernes. Il utilise désormais des techniques tirées d’un large éventail de sciences, notamment la biochimie, les mathématiques et l’ingénierie. L’utilisation de toutes ces techniques a permis aux paléontologues de découvrir une grande partie de l’histoire évolutive de la vie, remontant presque au moment où la Terre est devenue capable de supporter la vie, il y a environ plus de 4 milliards d’années.

La définition la plus simple de la paléontologie est « l’étude de la vie ancienne ». Ce domaine recherche des informations sur plusieurs aspects des organismes du passé, notamment leur identité et leur origine, leur environnement et leur évolution, ainsi que sur ce qu'ils peuvent nous apprendre sur le passé organique et inorganique de la Terre. William Whewell (1794-1866) a classé la paléontologie parmi les sciences historiques, aux côtés de l'archéologie, de la géologie, de l'astronomie, de la cosmologie, de la philologie et de l'histoire elle-même.

La paléontologie vise à décrire les phénomènes du passé et à reconstituer leurs causes. Cet objectif comporte trois éléments principaux. La première consiste à décrire les phénomènes passés. Deuxièmement, il s’agit d’élaborer une théorie générale relative aux causes de divers types de changement. Dernier point pour appliquer ces théories à des faits spécifiques. Lorsqu’ils tentent d’expliquer le passé, les paléontologues et autres historiens élaborent souvent un ensemble d’une ou plusieurs hypothèses sur les causes. Ils recherchent alors une « arme fumante ».

Une « preuve irréfutable » est une preuve qui s’accorde fortement avec une hypothèse plutôt qu’avec une autre. Parfois, les chercheurs découvrent une « preuve irréfutable » par un heureux hasard au cours d’autres recherches. Par exemple, en 1980, des chercheurs ont découvert l’iridium dans la couche géologique limite Crétacé-Tertiaire. L'iridium est principalement un métal extraterrestre. Cette découverte a fait de l'impact d'un astéroïde l'explication la plus privilégiée de l'événement d'extinction du Crétacé-Paléogène, bien qu'il y ait encore un débat sur la contribution possible du volcanisme à l'extinction.

Plutôt que de prouver des hypothèses sur le fonctionnement et les causes des phénomènes naturels, une approche complémentaire est souvent utilisée en menant des expériences pour réfuter les hypothèses. Bien que cette approche ne puisse pas prouver une hypothèse, l’accumulation d’échecs à réfuter constitue souvent une preuve convaincante en faveur d’une hypothèse.

Au fur et à mesure que les connaissances se sont accrues, la paléontologie a développé des sous-divisions spécialisées. Certaines de ces sous-disciplines se concentrent sur différents types d'organismes fossiles tandis que d'autres étudient l'écologie et l'histoire environnementale, comme les climats anciens. Cette dernière spécialité est connue sous le nom de « paléoclimatologie ». Les corps fossiles et les traces fossiles sont les principaux types de preuves de la vie ancienne. Les preuves géochimiques ont aidé à déchiffrer l’évolution de la vie avant qu’il n’existe des organismes suffisamment grands pour laisser des corps fossiles.

L'estimation de l'âge de ces vestiges est essentielle mais peut s'avérer difficile. Parfois, les couches rocheuses adjacentes permettent une datation radiométrique, qui fournit des dates absolues avec une précision de 0,5 % près. Cependant, le plus souvent, les paléontologues doivent s'appuyer sur des datations relatives pour résoudre les « puzzles » de la biostratigraphie. La biostratigraphie fait référence à la disposition des couches rocheuses des plus jeunes aux plus anciennes.

La classification des organismes anciens est également souvent difficile. De nombreux organismes anciens ne s’intègrent pas bien dans le système de taxonomie linnéen utilisé par les scientifiques pour classer les organismes vivants. Les paléontologues utilisent plus souvent la « cladistique » pour dresser des « arbres généalogiques » évolutifs. Le dernier quart du XXe siècle a vu le développement de la phylogénétique moléculaire. Cette discipline étudie à quel point les organismes sont liés en mesurant la similarité de l'ADN de leurs génomes.

La phylogénétique moléculaire a également été utilisée pour estimer les dates de divergence des espèces. Cependant, il existe parfois une certaine controverse quant à la fiabilité de l'horloge moléculaire dont dépendent ces estimations. Bien que la paléontologie se situe entre la biologie et la géologie puisqu’elle se concentre sur l’enregistrement de la vie passée, sa principale source de preuves réside néanmoins dans les fossiles présents dans les roches. Pour des raisons historiques, la paléontologie fait partie du département de géologie de nombreuses universités.

Au XIXe et au début du XXe siècle, les départements de géologie ont découvert des preuves fossiles importantes pour la datation des roches. En revanche, les départements de biologie des campus ont montré relativement peu de preuves sur les roches fossiles d'ours. La paléontologie présente également des recoupements avec l'archéologie. L'archéologie travaille principalement avec des objets fabriqués par l'homme et avec des restes humains. Les paléontologues, quant à eux, s'intéressent aux caractéristiques et à l'évolution de l'homme en tant qu'espèce.

Lorsqu'ils examinent les preuves de l'existence d'êtres humains, les archéologues et les paléontologues peuvent travailler ensemble. Par exemple, les paléontologues peuvent identifier des fossiles d'animaux ou de plantes autour d'un site archéologique. Cela aide à déterminer quelles populations d'hominidés habitaient la région et ce qu'elles mangeaient. Cette recherche pourrait même analyser le climat au moment de l'habitation. De plus, la paléontologie emprunte souvent des techniques à d’autres sciences, notamment la biologie, l’ostéologie, l’écologie, la chimie, la physique et les mathématiques.

Par exemple, les signatures géochimiques des roches peuvent aider à découvrir quand la vie est apparue pour la première fois sur Terre. Les analyses des rapports isotopiques du carbone peuvent aider à identifier les changements climatiques et même à expliquer des transitions majeures telles que l’extinction du Permien-Trias. Une discipline relativement récente, la phylogénétique moléculaire, compare l'ADN et l'ARN des organismes modernes pour reconstruire les « arbres généalogiques » de leurs ancêtres évolutifs. Il a également été utilisé pour estimer les dates de développements évolutifs importants.

Des techniques d’ingénierie ont été utilisées pour analyser la manière dont les corps d’organismes anciens auraient pu fonctionner. Les exemples incluraient une détermination de la vitesse de course et de la force de morsure du Tyrannosaurus Rex. Un autre exemple inclurait la mécanique de vol du Microraptor. Des analyses utilisant des techniques d'ingénierie ont montré que le tyrannosaure avait une morsure dévastatrice. Les mêmes techniques ont soulevé des doutes quant à sa capacité de fonctionnement.

Il est également relativement courant d’étudier les détails internes des fossiles par microtomographie à rayons X. La paléontologie, la biologie, l'archéologie et la paléoneurobiologie se combinent pour étudier les moulages endocrâniens (endocasts) d'espèces liées aux humains afin de clarifier l'évolution du cerveau humain. La paléontologie contribue même à l'astrobiologie. L'astrobiologie implique l'étude d'une vie possible sur d'autres planètes. La paléontologie contribue à cette enquête en développant des modèles sur la façon dont la vie a pu apparaître et en fournissant des techniques pour détecter des preuves de vie.

À mesure que les connaissances ont augmenté, la paléontologie a développé des subdivisions spécialisées. S'appuyant sur notre mention précédente sur ce sujet, la paléontologie des vertébrés, par exemple, se concentre sur les fossiles depuis les premiers poissons jusqu'aux ancêtres immédiats des mammifères modernes. D'autre part, la paléontologie des invertébrés s'intéresse aux fossiles tels que les mollusques, les arthropodes, les vers annélides et les échinodermes.

D'autres exemples élaborés incluraient la Paléobotanique. La paléobotanique étudie les plantes fossiles, les algues et les champignons. La micropaléontologie traite des organismes fossiles microscopiques de toutes sortes. La palynologie est l'étude du pollen et des spores produits par les plantes terrestres et les protistes. Cette spécialité est à cheval sur la paléontologie et la botanique. Il concerne à la fois les organismes vivants et fossiles.

Au lieu de se concentrer sur des organismes individuels, la paléoécologie examine les interactions entre différents organismes anciens. Cela inclurait par exemple leurs chaînes alimentaires et leurs interactions bidirectionnelles avec leur environnement. Par exemple le développement de la photosynthèse oxygénée par les bactéries provoque l'oxygénation de l'atmosphère. Cela a considérablement augmenté la productivité et la diversité des écosystèmes. En fin de compte, cela a conduit à l’évolution de cellules eucaryotes complexes, à partir desquelles tous les organismes multicellulaires sont construits.

La paléoclimatologie, bien que parfois traitée comme faisant partie de la paléoécologie, se concentre davantage sur l'histoire du climat terrestre. Cet objectif inclut les mécanismes qui ont modifié le climat de la Terre. Cela inclurait les développements évolutifs. Par exemple, l’expansion rapide des plantes terrestres au Dévonien a éliminé davantage de dioxyde de carbone de l’atmosphère. Cela a eu pour effet de réduire l’effet de serre. À son tour, cela a contribué à provoquer une période glaciaire au cours de la période carbonifère.

La biostratigraphie impliquait l'utilisation de fossiles pour aider à déterminer l'ordre chronologique dans lequel les roches se sont formées. La biostratigraphie est utile aussi bien aux paléontologues qu'aux géologues. La biogéographie étudie la répartition spatiale des organismes. Il est également lié à la géologie car il aide à expliquer comment la géographie de la Terre a changé au fil du temps.

Les fossiles des corps d’organismes constituent généralement le type de preuve le plus informatif. Les types de fossiles les plus courants sont le bois, les os et les coquilles. La fossilisation est un événement rare pour commencer. La plupart des fossiles sont ensuite détruits par érosion ou métamorphisme avant de pouvoir être observés. Les archives fossiles sont donc très incomplètes. Cela est de plus en plus vrai à mesure que la science remonte de plus en plus loin dans le temps. Néanmoins, l'étude des fossiles est souvent adéquate pour illustrer les schémas plus larges de l'histoire de la vie.

Il existe également des biais inhérents aux archives fossiles. Différents environnements sont plus favorables à la préservation de différents types d’organismes ou parties d’organismes. De plus, seules les parties des organismes déjà minéralisées sont généralement conservées. Un exemple serait les coquilles de mollusques. Étant donné que la plupart des espèces animales ont un corps mou, elles se décomposent avant de pouvoir se fossiliser. En conséquence, bien qu’il existe plus de trente phylums d’animaux vivants, les deux tiers n’ont jamais été retrouvés sous forme de fossiles.

Des environnements parfois inhabituels peuvent préserver les tissus mous. Cela permet aux paléontologues d'examiner l'anatomie interne des animaux qui, dans d'autres sédiments, qui, s'ils sont préservés, ne sont représentés que par des coquilles, des épines, des griffes, etc. Cependant, même de telles circonstances fortuites donnent une image incomplète de la vie à cette époque. La majorité des organismes vivant à cette époque ne sont probablement pas représentés. En effet, la préservation des tissus mous est un événement limité à un éventail restreint d’environnements.

Les événements incluent généralement des situations dans lesquelles les organismes à corps mou ont été préservés très rapidement par des événements tels que des coulées de boue. Des événements aussi rares (anormaux) qui conduiraient à un enterrement et à une préservation aussi rapides rendent difficile l'étude de l'environnement normal des animaux. La rareté des archives fossiles signifie que les organismes sont supposés avoir existé bien avant et longtemps après leur découverte dans les archives fossiles. C’est ce qu’on appelle « l’effet Signor-Lipps ».

Passant des corps fossiles, les traces fossiles sont principalement constituées de traces et de terriers creusés par des organismes disparus. Cependant, les traces fossiles comprennent également des coprolites (excréments fossilisés) et des marques laissées par l'alimentation. Les traces de fossiles sont particulièrement importantes car elles représentent une source de données qui ne se limite pas aux animaux dont les parties dures sont facilement fossilisables. Ils sont également significatifs dans la mesure où ils reflètent certains aspects du comportement des organismes.

De manière tout aussi significative, de nombreuses traces fossiles datent de beaucoup plus tôt que les corps fossiles des animaux capables de fabriquer des traces fossiles. Bien entendu, l’attribution précise des traces de fossiles aux organismes qui les ont produits est généralement impossible. Néanmoins, des traces de fossiles peuvent par exemple fournir la première preuve physique de l'apparition d'animaux moyennement complexes. Ceux-ci incluraient des organismes anciens comparables en structure, par exemple aux vers de terre.

Les observations géochimiques peuvent permettre de déduire le niveau global de l'activité biologique à une certaine période, ou l'affinité de certains fossiles. Par exemple, les caractéristiques géochimiques des roches peuvent révéler l’époque où la vie est apparue pour la première fois sur Terre. Les caractéristiques géochimiques peuvent également fournir des preuves de la présence de cellules eucaryotes, le type à partir duquel tous les organismes multicellulaires sont construits. Les analyses des rapports isotopiques du carbone peuvent aider à expliquer des transitions majeures telles que l’événement d’extinction du Permien-Trias.

Il est important de nommer les groupes d’organismes d’une manière claire et largement acceptée. Autrement (croyez-le ou non), certains différends en paléontologie reposent simplement sur des malentendus sur les noms. La taxonomie linnéenne est couramment utilisée pour classer les organismes vivants. Cependant, elle se heurte à des difficultés lorsqu’il s’agit d’organismes nouvellement découverts et très différents de ceux connus. Par exemple, il est difficile de décider à quel niveau placer un nouveau groupement de niveau supérieur, par exemple un genre, une famille ou un ordre. Ceci est important puisque les règles linnéennes pour nommer les groupes sont liées à leurs niveaux. Si un groupe est déplacé vers un niveau différent, il doit être renommé.

Les paléontologues utilisent généralement des approches basées sur la cladistique. La cladistique est une technique permettant d'élaborer « l'arbre généalogique » évolutif d'un ensemble d'organismes. Cela fonctionne par logique. Par exemple, si les groupes B et C ont plus de similitudes entre eux que l'un ou l'autre n'en a avec le groupe A, alors B et C sont plus étroitement liés l'un à l'autre que l'un ou l'autre ne l'est avec A. Les caractéristiques comparées peuvent être anatomiques, comme la présence de une notocorde. Les caractéristiques peuvent également être moléculaires, déterminées en comparant des séquences d'ADN ou de protéines.

Le résultat d'une analyse réussie est une hiérarchie de clades, par exemple des groupes partageant un ancêtre commun. Idéalement, « l’arbre généalogique » n’a que deux branches partant de chaque nœud, ou « jonction ». Cependant, il y a parfois trop peu d’informations pour y parvenir. Dans ces cas-là, les paléontologues doivent se contenter de jonctions comportant plusieurs branches. La technique cladistique est parfois faillible. Par exemple, certaines fonctionnalités telles que les ailes ou les yeux de la caméra ont évolué plus d'une fois, de manière convergente. Ceci doit être pris en compte dans les analyses.

La biologie évolutionniste du développement, communément abrégée en « Evo Devo », aide également les paléontologues à produire des « arbres généalogiques » et à mieux comprendre les fossiles. Par exemple, le développement embryonnaire de certains brachiopodes modernes suggère que les brachiopodes pourraient être des descendants des Halkieriidés. Les Halkieriidés ont disparu au Cambrien.

La paléontologie cherche à retracer l’évolution des êtres vivants au fil du temps. Un obstacle majeur à cet objectif est la difficulté de déterminer l’âge des fossiles. Les lits qui préservent les fossiles manquent généralement des éléments radioactifs nécessaires à la datation radiométrique. Cette technique est notre seul moyen de donner un âge absolu à des roches âgées de plus de 50 millions d’années environ. La technique est particulièrement précieuse car elle peut être précise à 0,5 % ou mieux.

Bien que la datation radiométrique nécessite un travail de laboratoire très minutieux, son principe de base est simple. Les vitesses auxquelles divers éléments radioactifs se désintègrent sont connues. Ainsi, le rapport entre l’élément radioactif et l’élément dans lequel il se désintègre montre depuis combien de temps l’élément radioactif a été incorporé dans la roche. Les éléments radioactifs se trouvent généralement uniquement dans les roches d’origine volcanique. Ainsi, les seules roches fossilifères pouvant être datées par radiométrie sont quelques couches de cendres volcaniques.

Par conséquent, en l’absence de telles couches de cendres volcaniques, les paléontologues doivent alors s’appuyer sur la stratigraphie pour dater les fossiles. La stratigraphie est la science qui consiste à déchiffrer le « gâteau en couches » qu'est l'enregistrement sédimentaire. La stratigraphie a souvent été comparée à un puzzle. Les roches forment normalement des couches relativement horizontales, chaque couche étant plus jeune que celle située en dessous. Si un fossile est trouvé entre deux couches dont les âges sont connus, alors évidemment l'âge du fossile doit se situer entre les deux âges connus.

Cependant les séquences rock ne sont pas continues. Ils peuvent être fragmentés ou rendus discontinus par des failles ou des périodes d'érosion. Il est donc très difficile de relier des lits rocheux qui ne sont pas directement adjacents les uns aux autres. Cependant, les fossiles d’espèces ayant survécu pendant une période relativement courte peuvent être utilisés pour relier des roches isolées ou des couches rocheuses. Cette technique est appelée biostratigraphie.

Par exemple, le conodonte Eoplacognathus pseudoplanus a une courte durée d'existence au cours de la période de l'Ordovicien moyen. Si des roches d'âge inconnu présentent des traces d'E. pseudoplanus, elles doivent être d'âge Ordovicien moyen. De tels « fossiles d’indice » doivent être distinctifs, être distribués à l’échelle mondiale et avoir une courte période de temps pour être utiles. Cependant, des résultats trompeurs sont produits si les fossiles index s'avèrent avoir des portées fossiles plus longues qu'on ne le pensait initialement.

La stratigraphie et la biostratigraphie ne peuvent en général fournir que des datations relatives (A était avant B), ce qui est souvent suffisant pour étudier l'évolution. Cependant, cela s'avère difficile à certaines périodes, en raison des problèmes liés à la mise en correspondance de roches du même âge sur différents continents. Les relations dans les arbres généalogiques peuvent également aider à réduire la date d’apparition des lignées.

Par exemple, si les fossiles de B ou C datent d'il y a X millions d'années et que « l'arbre généalogique » calculé indique que A était un ancêtre de B et C, alors A doit avoir évolué il y a plus de X millions d'années. Il est également possible d'estimer depuis combien de temps deux clades vivants ont divergé – c'est-à-dire approximativement depuis combien de temps leur dernier ancêtre commun a dû vivre – en supposant que les mutations de l'ADN s'accumulent à un rythme constant.

Ces « horloges moléculaires » sont cependant faillibles. Au mieux, ils ne donnent qu’un timing très approximatif. Par exemple, ils ne sont pas suffisamment précis et fiables pour estimer quand les groupes présents dans l’explosion cambrienne ont évolué pour la première fois. Les estimations dérivées de l’application des différentes techniques peuvent varier d’un facteur deux.

La Terre s'est formée il y a environ 4,570 millions (4,57 milliards) d'années. Une collision qui a donné naissance à la Lune s'est produite environ 40 millions d'années plus tard, il y a environ 4,53 milliards d'années. La Terre pourrait par la suite s'être refroidie assez rapidement pour avoir des océans et une atmosphère il y a environ 4,44 milliards d'années. Il existe des preuves sur la Lune d'un bombardement lourd et tardif par des astéroïdes datant d'il y a environ 4 à 3,8 milliards d'années. Il est probable que ce bombardement ait touché la terre au même moment. Si tel est le cas, le bombardement a peut-être détruit ces premières atmosphères et océans.

La paléontologie retrace l'histoire évolutive de la vie il y a plus de 3 milliards d'années, peut-être jusqu'à 3,8 milliards d'années. Les plus anciennes preuves évidentes de vie sur Terre remontent à 3 milliards d’années. Cependant, des rapports (souvent contestés) font état de bactéries fossiles datant d'il y a 3,4 milliards d'années. Beaucoup pensent également qu'il existe des preuves géochimiques de la présence de la vie il y a 3,8 milliards d'années, peu de temps après la fin du bombardement d'astéroïdes.

Certains scientifiques ont proposé que la vie sur Terre ait été « ensemencée » ailleurs. Cependant, la plupart des recherches se concentrent sur diverses explications de la façon dont la vie aurait pu apparaître de manière indépendante sur Terre. Pendant environ 2 milliards d’années, les tapis microbiens ont constitué la vie dominante sur Terre. Ces tapis microbiens étaient constitués de colonies multicouches de différentes bactéries. L'évolution de la photosynthèse oxygénée leur a permis de jouer un rôle majeur dans l'oxygénation de l'atmosphère dès il y a environ 2,4 milliards d'années.

Ce changement d'atmosphère a accru leur efficacité en tant que pépinières d'évolution. Les eucaryotes étaient des cellules dotées de structures internes complexes. Bien qu’ils aient pu être présents plus tôt, leur évolution s’est accélérée lorsqu’ils ont acquis la capacité de transformer l’oxygène d’un poison en une puissante source d’énergie métabolique. Cette innovation pourrait provenir d’eucaryotes primitifs capturant des bactéries alimentées en oxygène en tant qu’endosymbiontes et les transformant en organites appelés mitochondries.

Les premières preuves d'eucaryotes complexes dotés d'organites (telles que les mitochondries) datent d'il y a 1,85 milliard d'années. La vie multicellulaire est composée uniquement de cellules eucaryotes. Les premières preuves de vie multicellulaire se trouvent dans les fossiles du groupe Francevillien datant d'il y a 2,1 milliards d'années. Cependant, la spécialisation des cellules pour différentes fonctions n'apparaît pour la première fois qu'il y a 1,43 million d'années (un possible champignon) et 1,2 milliard d'années (une probable algue rouge).

La reproduction sexuée est probablement une condition préalable à la spécialisation des cellules. Dans le cas contraire, un organisme multicellulaire asexué pourrait risquer d'être envahi par des cellules indésirables qui conservent la capacité de se reproduire. Les premiers animaux connus sont des cnidaires datant d'il y a environ 580 millions d'années. Cependant, ceux-ci sont si modernes qu’ils doivent être les descendants d’animaux antérieurs encore inconnus de la science.

Les premiers fossiles d’animaux sont rares. En effet, ils n’avaient développé de parties dures minéralisées et facilement fossilisables qu’il y a environ 548 millions d’années. Les premiers animaux bilatériens d’apparence moderne apparaissent au début du Cambrien. Ceux-ci sont apparus aux côtés de plusieurs « merveilles étranges » qui n’ont que peu de ressemblance évidente avec les animaux modernes.

Il existe un débat de longue date sur la question de savoir si cette explosion cambrienne était réellement une période très rapide d’expérimentation évolutive. D’autres points de vue sont que les animaux d’apparence moderne ont commencé à évoluer plus tôt, mais que les fossiles de leurs précurseurs n’ont pas encore été trouvés. Un autre point de vue alternatif est que les « merveilles étranges » sont des « tantes » et des « cousines » évolutionnistes des groupes modernes.

Les vertébrés sont restés un groupe mineur jusqu'à l'apparition des premiers poissons à mâchoires à l'Ordovicien supérieur. Haikouichthys, originaire de Chine il y a environ 518 millions d'années, pourrait être le premier poisson connu. La lignée qui a produit les vertébrés terrestres a évolué plus de 100 millions d’années plus tard. La propagation des animaux et des plantes de l’eau à la terre a nécessité la résolution de plusieurs problèmes par les organismes. Ces défis incluent la protection contre le dessèchement et la résistance à la gravité.

Les premières traces de plantes terrestres et d'invertébrés terrestres remontent respectivement à environ 476 millions d'années et 490 millions d'années. Comme l'indiquent leurs traces et leurs fossiles corporels, ces premiers invertébrés étaient des arthropodes connus sous le nom d'euthycarcinoïdes. Cependant, ils ont évolué très rapidement entre 370 et 360 millions d’années.

Des découvertes récentes ont bouleversé les idées antérieures sur l’histoire et les forces motrices de leur évolution. Les plantes terrestres ont connu un tel succès que leurs détritus ont provoqué une crise écologique au Dévonien supérieur. Cette crise n'a été résolue que par l'évolution de champignons capables de digérer le bois mort.

Au cours de la période permienne, les synapsides, y compris les ancêtres des mammifères, pourraient avoir dominé les environnements terrestres. Cependant, cette domination a pris fin avec l'extinction du Permien-Trias il y a 251 millions d'années. L’extinction du Permien-Trias a failli anéantir toute vie complexe. Les extinctions ont apparemment été assez soudaines, du moins chez les vertébrés.

Au cours de la lente récupération après cette catastrophe, un groupe auparavant obscur, les archosaures, est devenu le vertébré terrestre le plus abondant et le plus diversifié. Les dinosaures étaient un groupe d'archosaures. Ils sont devenus les vertébrés terrestres dominants pour le reste du Mésozoïque. Les oiseaux sont issus d'un groupe de dinosaures. À cette époque, les ancêtres des mammifères ne survivaient que sous forme de petits insectivores, principalement nocturnes. Cette niche pourrait avoir accéléré le développement de caractéristiques des mammifères telles que l’endothermie et les cheveux.

L’extinction du Crétacé et du Paléogène, il y a 66 millions d’années, a tué tous les dinosaures à l’exception des oiseaux. Les oiseaux sont les seuls dinosaures survivants. Après l’extinction du Crétacé-Paléogène, la taille et la diversité des mammifères ont rapidement augmenté. Outre leurs populations terrestres, certains ont pris l’air et la mer.

Des preuves fossiles indiquent qu'entre-temps, des plantes à fleurs sont apparues et se sont rapidement diversifiées au début du Crétacé. Cela s’est produit il y a entre 130 et 90 millions d’années. On pense que l’essor rapide des plantes à fleurs jusqu’à la domination des écosystèmes terrestres a été propulsé par la coévolution avec les insectes pollinisateurs. Les insectes sociaux étaient apparus à la même époque. Bien qu’ils ne représentent qu’une petite partie de « l’arbre généalogique » des insectes, les insectes sociaux constituent désormais plus de 50 % de la masse totale de tous les insectes.

Les humains ont évolué à partir d’une lignée de singes marchant debout. Les premiers fossiles datent d'il y a plus de 6 millions d'années. Les premiers membres de cette lignée avaient un cerveau de la taille d'un chimpanzé, environ 25 % plus gros que celui des humains modernes. Cependant, il existe des signes d’une augmentation constante de la taille du cerveau il y a environ 3 millions d’années. Il existe un débat de longue date sur la question de savoir si les humains modernes sont les descendants d’une seule petite population en Afrique. De nombreux chercheurs proposent que cette population unique ait ensuite migré partout dans le monde il y a moins de 200 000 ans et remplacé les espèces d'hominidés précédentes. L’autre théorie est que les humains modernes sont apparus dans le monde entier à peu près au même moment à la suite de croisements et sont issus d’un certain nombre de populations.

La vie sur Terre a connu des extinctions massives occasionnelles depuis au moins 542 millions d’années. Malgré leurs effets désastreux, les extinctions massives ont parfois accéléré l’évolution de la vie sur terre. Lorsque la domination d’une niche écologique passe d’un groupe d’organismes à un autre, c’est rarement parce que le nouveau groupe dominant surpasse l’ancien. C'est plutôt parce qu'un événement d'extinction permet à un nouveau groupe de survivre à l'ancien et de s'installer dans sa niche.

Les archives fossiles semblent montrer que le taux d’extinction ralentit. Les écarts entre les extinctions massives s’allongent et les taux d’extinction moyens et ambiants diminuent. Cependant, il n’est pas absolument certain que le taux réel d’extinction ait changé. Ces deux observations concernant un ralentissement du taux d’extinction pourraient s’expliquer de plusieurs manières.

Par exemple, les océans sont peut-être devenus plus hospitaliers à la vie au cours des 500 derniers millions d’années. Ils seraient ainsi moins vulnérables aux extinctions massives. L'oxygène dissous est devenu plus répandu et a pénétré plus en profondeur. Le développement de la vie sur terre a réduit le ruissellement des nutriments. Cela réduirait le risque d’eutrophisation et d’événements anoxiques. Les écosystèmes marins sont également devenus plus diversifiés, de sorte que les chaînes alimentaires risquent moins d'être perturbées.

Les fossiles raisonnablement complets sont très rares. La plupart des organismes disparus ne sont représentés que par des fossiles partiels. Les fossiles complets sont bien entendu plus rares dans les roches les plus anciennes. Les paléontologues ont donc attribué par erreur des parties d’un même organisme à des genres différents. Ceci après que les genres aient été créés et définis uniquement pour accueillir ces découvertes. Le risque de cette erreur est plus élevé pour les fossiles plus anciens, car ils ne ressemblent souvent à aucune partie d’un organisme vivant. De nombreux genres « superflus » sont représentés par des fragments qui ne sont plus retrouvés. Ces genres « superflus » sont interprétés comme ayant disparu très rapidement.

La biodiversité dans les archives fossiles est « le nombre de genres distincts vivants à un moment donné, c'est-à-dire ceux dont la première occurrence est antérieure et dont la dernière occurrence est postérieure à cette époque ». La biodiversité montre une tendance différente d’un ralentissement du taux d’extinction. La biodiversité a connu une augmentation assez rapide entre 542 et 400 millions d’années. Puis un léger déclin depuis 400 à 200 millions d’années. L’extinction dévastatrice du Permien et du Trias a été un facteur important de ce déclin. Puis, après l’extinction du Permien-Trias, une augmentation rapide de la biodiversité d’il y a 200 millions d’années jusqu’à nos jours.

Bien que la paléontologie se soit établie vers 1800, des penseurs antérieurs avaient remarqué certains aspects des archives fossiles. L'ancien philosophe grec Xénophane (570-480 avant JC) a conclu à partir de coquillages fossiles que certaines zones terrestres étaient autrefois sous l'eau. Au Moyen Âge, le naturaliste persan Ibn Sina, connu sous le nom d'Avicenne en Europe, discutait des fossiles. Ibn Sina a proposé une théorie des fluides pétrifiants sur laquelle Albert de Saxe a élaboré au XIVe siècle.

Le naturaliste chinois Shen Kuo (1031-1095 après JC) a proposé une théorie du changement climatique basée sur la présence de bambous pétrifiés. Le bambou pétrifié a été trouvé dans des régions qui, à son époque, étaient trop sèches pour le bambou. Au début de l’Europe moderne, l’étude systématique des fossiles est apparue comme partie intégrante des changements de philosophie naturelle survenus au cours de l’âge de la raison. Au cours de la Renaissance italienne, Léonard de Vinci a apporté diverses contributions significatives dans ce domaine et a également représenté de nombreux fossiles.

Les contributions de Léonard sont au cœur de l'histoire de la paléontologie. Léonard a établi une ligne de continuité entre les deux branches principales de la paléontologie : l'ichnologie et la paléontologie des corps fossiles. Les ichnofossiles étaient des structures laissées par des organismes vivants. Les ichnofossiles sont des outils paléoenvironnementaux importants car certains ichnofossiles montrent l'origine marine des strates rocheuses. Les ichnofossiles sont distincts des fossiles corporels, mais peuvent être intégrés aux fossiles corporels pour fournir des informations paléontologiques. Cela démontre l’indépendance et la complémentarité des preuves des ichnofossiles et des corps fossiles.

À la fin du XVIIIe siècle, les travaux de Georges Cuvier consacrent l'anatomie comparée comme discipline scientifique. En prouvant que certains animaux fossiles ne ressemblaient à aucun animal vivant, il démontra que les animaux pouvaient disparaître. Cette révélation a conduit à l’émergence de la paléontologie. La connaissance croissante des archives fossiles a également joué un rôle croissant dans le développement de la géologie, en particulier de la stratigraphie.

La première mention du mot paléontologie (« palæontologie ») remonte à janvier 1822 par Henri Marie Ducrotay de Blainville dans son Journal de physique. Il a inventé le mot « paléontologie » pour désigner l'étude des organismes vivants anciens à travers les fossiles. La première moitié du XIXe siècle voit l'activité géologique et paléontologique s'organiser de mieux en mieux. Cette période a vu la croissance des sociétés géologiques et des musées. Il y avait également un nombre croissant de géologues professionnels et de spécialistes des fossiles.

L'intérêt s'est accru pour des raisons qui n'étaient pas purement scientifiques. Par exemple, la géologie et la paléontologie ont aidé les industriels à trouver et à exploiter des ressources naturelles comme le charbon. Cela a contribué à une augmentation rapide des connaissances sur l’histoire de la vie sur Terre. Cela a également permis de progresser dans la définition de l’échelle des temps géologiques, largement basée sur des preuves fossiles. À mesure que la connaissance de l'histoire de la vie s'améliorait, il devenait de plus en plus évident qu'il y avait eu une sorte d'ordre successif dans le développement de la vie. Cela a encouragé les premières théories évolutionnistes sur la transmutation des espèces.

Après que Charles Darwin ait publié Origine des espèces en 1859, une grande partie de la paléontologie s'est concentrée sur la compréhension des voies évolutives. Ces voies comprenaient l'évolution humaine et la théorie de l'évolution. La seconde moitié du XIXe siècle a été marquée par une formidable expansion de l'activité paléontologique. Cela était particulièrement évident en Amérique du Nord. La tendance s'est poursuivie au XXe siècle avec l'ouverture de nouvelles régions de la Terre à la collecte systématique de fossiles.

Les fossiles découverts en Chine vers la fin du XXe siècle sont particulièrement importants. Ils ont fourni de nouvelles informations sur l’évolution des animaux, des premiers poissons, des dinosaures et de l’évolution des oiseaux. Les dernières décennies du XXe siècle ont également été témoins d’un fort regain d’intérêt pour les extinctions massives et leur rôle dans l’évolution de la vie sur Terre. Il y a également eu un regain d'intérêt pour l'explosion cambrienne qui a apparemment vu le développement des plans corporels de la plupart des phylums animaux. La découverte de fossiles du biote de l'Édiacarien et les progrès de la paléobiologie ont étendu les connaissances sur l'histoire de la vie bien avant le Cambrien.

La prise de conscience croissante des travaux pionniers de Gregor Mendel en génétique a conduit d'abord au développement de la génétique des populations, puis, au milieu du XXe siècle, à la synthèse évolutionniste moderne. Cela explique l'évolution comme le résultat d'événements tels que des mutations et des transferts horizontaux de gènes. Ces événements entraînent une variation génétique, la dérive génétique et la sélection naturelle entraînant des modifications de cette variation au fil du temps. Au cours des années suivantes, le rôle et le fonctionnement de l'ADN dans le patrimoine génétique ont été découverts. Cela a conduit à ce que l’on appelle aujourd’hui le « dogme central » de la biologie moléculaire.

Dans les années 1960, la phylogénétique moléculaire a commencé à avoir un impact. La phylogénétique moléculaire implique l'étude des « arbres généalogiques » évolutifs par des techniques dérivées de la biochimie. L’impact de la phylogénétique moléculaire a été particulièrement significatif en suggérant que la lignée humaine s’était éloignée des singes beaucoup plus récemment qu’on ne le pensait généralement. Bien que cette première étude ait comparé les protéines des singes et des humains, la plupart des recherches en phylogénétique moléculaire reposent désormais sur des comparaisons d’ARN et d’ADN.

Paléobiologie: La paléobiologie est une discipline en pleine croissance et relativement nouvelle qui combine les méthodes et les découvertes de la biologie des sciences de la vie avec les méthodes et les découvertes de la paléontologie des sciences de la terre. On l'appelle parfois géobiologie. La recherche paléobiologique utilise des recherches biologiques sur le terrain sur le biote actuel et sur des fossiles vieux de plusieurs millions d'années pour répondre à des questions sur l'évolution moléculaire et l'histoire évolutive de la vie. Dans cette quête scientifique, les macrofossiles, les microfossiles et les traces de fossiles sont généralement analysés. En outre, l’analyse biochimique des échantillons d’ADN et d’ARN du XXIe siècle est très prometteuse, tout comme la construction biométrique d’arbres phylogénétiques.

Les sous-spécialités connexes comprennent :

Paléobotanique, qui applique les principes et méthodes de la paléobiologie à la flore, notamment aux plantes vertes des terres. Mais la paléobotanique inclut également les champignons et les algues. La paléobotanique implique également la mycologie, la phycologie et la dendrochronologie.

La paléozoologie utilise les méthodes et principes de la paléobiologie pour comprendre la faune, vertébrés et invertébrés. La paléozoologie implique également la paléontologie des vertébrés et des invertébrés, ainsi que la paléoanthropologie.

La micropaléontologie applique les principes et méthodes paléobiologiques aux archées, aux bactéries, aux protistes et aux pollens/spores microscopiques. Cela implique également l’étude des microfossiles et de la palynologie.

La paléovirologie examine l'histoire évolutive des virus à des échelles de temps paléobiologiques.

La paléobiochimie utilise les méthodes et principes de la chimie organique pour détecter et analyser les preuves moléculaires de la vie ancienne, à la fois microscopiques et macroscopiques.

La paléoécologie examine les écosystèmes, les climats et les géographies du passé afin de mieux comprendre la vie préhistorique.

La taphonomie analyse l'histoire post-mortem d'organismes individuels. Cette histoire inclurait, par exemple, la décadence et la décomposition. Les chercheurs acquièrent ainsi des connaissances sur le comportement, la mort et l'environnement des organismes fossilisés.

La paléoichnologie analyse les traces, sondages, sentiers, terriers, impressions et autres traces fossiles laissées par des organismes anciens. Cela permet aux chercheurs de mieux comprendre le comportement et l’écologie des organismes anciens.

La paléobiologie stratigraphique étudie les changements séculaires à long terme ainsi que la séquence (à court terme) lit par lit de changements dans les caractéristiques et les comportements des organismes anciens. Cette sous-discipline est fermée aux études de stratification, de roches sédimentaires et d'échelle de temps géologique.

La paléobiologie évolutionniste du développement examine les aspects évolutifs des modes et des trajectoires de croissance et de développement dans l'évolution de la vie. Cela inclut les organismes à la fois éteints et existants. La sous-discipline est fermée et liée aux études du rayonnement adaptatif, de la cladistique, de la biologie évolutive, de la biologie du développement et des arbres phylogénétiques.

Le fondateur ou « père » de la paléobiologie moderne était le baron Franz Nopcsa (qui vécut de 1877 à 1933). Nopcsa était un scientifique hongrois formé à l'Université de Vienne. Il a initialement qualifié cette discipline de « paléophysiologie ». Le mérite d’avoir inventé le mot paléobiologie lui-même revient au professeur Charles Schuchert. Il a proposé le terme en 1904. Son intention déclarée était de lancer « une nouvelle science de grande envergure » réunissant « la paléontologie traditionnelle avec les preuves et les connaissances de la géologie et de la chimie isotopique ».

Charles Doolittle Walcott a été cité comme le « fondateur de la paléobiologie précambrienne ». Walcott était un aventurier du Smithsonian. Walcott est surtout connu dans l'histoire comme le découvreur des fossiles d'animaux des schistes de Burgess du Cambrien moyen. En 1883, ce conservateur américain découvrit les « premières cellules fossiles précambriennes connues de la science ». Il s’agissait d’un récif de stromatolite alors connu sous le nom d’algue Cryptozoon. En 1899, Walcott découvrit les premières cellules fossiles d'acritarche. Il s’agissait d’un phytoplancton d’algues précambriennes qu’il nomma « Chuaria ». Et finalement, en 1914, Walcott rapporta « de minuscules cellules et des chaînes de corps cellulaires » appartenant aux bactéries pourpres du Précambrien.

Les paléobiologistes de la fin du XXe siècle ont également joué un rôle important dans la découverte de microfossiles éons archéens et protérozoïques. En 1954, Stanley A. Tyler et Elso S. Barghoorn ont décrit des cyanobactéries et une microflore de type champignon vieilles de 2,1 milliards d'années sur leur site fossilifère de Gunflint Chert. Onze ans plus tard, en 1965, Barghoorn et J. William Schopf ont signalé une microflore précambrienne finement préservée sur leur site de Bitter Springs, dans le bassin d'Amadeus, en Australie centrale. Puis, en 1993, Schopf a découvert des bactéries bleu-vert produisant de l'O2 sur son site Apex Chert, vieux de 3,5 milliards d'années, à Pilbara Craton, Marble Bar, dans la partie nord-ouest de l'Australie occidentale. Les paléobiologistes se sont donc enfin penchés sur les origines de la « catastrophe de l’oxygène » précambrienne.

Paléoclimatologie: La paléoclimatologie est l'étude des climats pour lesquels des mesures directes n'ont pas été prises. Comme les enregistrements instrumentaux ne couvrent qu’une infime partie de l’histoire de la Terre, la reconstruction du climat ancien est importante. Cela permet aux chercheurs de mieux comprendre les variations naturelles et l’évolution du climat actuel. La paléoclimatologie utilise diverses méthodes indirectes issues des sciences de la Terre et de la vie pour obtenir des données préalablement préservées dans les roches, les sédiments, les forages, les calottes glaciaires, les cernes des arbres, les coraux, les coquillages et les microfossiles. Combinés à des techniques de datation des proxys, ces enregistrements paléoclimatologiques sont utilisés pour déterminer les états passés de l'atmosphère terrestre.

Le domaine scientifique de la paléoclimatologie a atteint sa maturité au XXe siècle. Les périodes notables étudiées par les paléoclimatologues sont nombreuses. Il s’agit notamment des fréquentes glaciations que la Terre a subies. Également les événements de refroidissement rapide tels que le Younger Dryas. Ainsi que le taux de réchauffement rapide pendant le maximum thermique Paléocène-Éocène. Les études sur les changements passés de l’environnement et de la biodiversité reflètent souvent la situation actuelle. Cela inclut spécifiquement l’impact du climat sur les extinctions massives et la récupération biotique, ainsi que la manière dont cela pourrait affecter la période actuelle de réchauffement climatique.

Les notions de changement climatique ont probablement évolué dans l’Égypte ancienne, en Mésopotamie, dans la vallée de l’Indus et en Chine. Des périodes prolongées de sécheresse et d'inondations ont été enregistrées. Au XVIIe siècle, Robert Hooke a postulé que les fossiles de tortues géantes trouvés dans le Dorset ne pouvaient s'expliquer que par un climat autrefois plus chaud. Il a attribué le réchauffement du climat au résultat d'un déplacement de l'axe de la Terre. Gardez à l’esprit qu’à cette époque, les fossiles étaient souvent expliqués comme la conséquence d’un déluge biblique. Ce n'est qu'au XIXe siècle que les observations systématiques des taches solaires commencées par des astronomes amateurs ont lancé une discussion sur l'influence du Soleil sur le climat de la Terre.

Dès le début du XIXe siècle, l'étude scientifique de la paléoclimatologie commença à prendre forme. Cela s'est produit lorsque les découvertes sur les glaciations et les changements naturels du climat passé de la Terre ont aidé à expliquer et à comprendre l'effet de serre. Mais ce n’est qu’au XXe siècle que la paléoclimatologie est devenue un domaine scientifique unifié. Auparavant, différents aspects de l'histoire du climat terrestre étaient étudiés par diverses disciplines.

À la fin du XXe siècle, les recherches empiriques sur les climats anciens de la Terre ont commencé à être combinées à des modèles informatiques de plus en plus complexes. Un nouvel objectif s'est également développé au cours de cette période. Il s’agissait de trouver d’anciens climats analogiques susceptibles de fournir des informations sur le changement climatique actuel. Aujourd’hui, les paléoclimatologues emploient une grande variété de techniques pour déduire les climats anciens.

Les techniques utilisées dépendent des variables à reconstruire. Ceux-ci peuvent inclure par exemple la température, les précipitations ou tout autre aspect des climats passés. Ces techniques varient également en fonction de la date à laquelle le climat d’intérêt s’est produit. Par exemple, les archives marines profondes sont la source de la plupart des données isotopiques. Cependant, cet enregistrement n'existe que sur les plaques océaniques. Ces enregistrements disparaissent lorsque les plaques océaniques finissent par être subductées. Le matériau le plus ancien qui subsiste a 200 millions d'années. De plus, les sédiments plus anciens sont également plus sujets à la corruption par diagenèse. La résolution et la confiance dans les données diminuent avec le temps. Les glaciers de montagne et les calottes glaciaires/inlandsis polaires fournissent de nombreuses données en paléoclimatologie. Les projets de carottage de glace dans les calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique ont fourni des données remontant à plusieurs centaines de milliers d’années. Dans le cas du projet EPICA, les carottes échantillonnées dataient en réalité d'il y a plus de 800 000 ans.

L’air emprisonné dans la neige tombée se retrouve enfermé dans de minuscules bulles. Ensuite, la neige est comprimée en glace dans le glacier sous le poids de la neige des années suivantes. L’air emprisonné s’est avéré une source extrêmement précieuse pour mesurer directement la composition de l’air à partir du moment où la glace s’est formée. Des couches peuvent être observées en raison de pauses saisonnières dans l’accumulation de glace. La stratification naturelle peut être utilisée pour établir une chronologie, associant des profondeurs spécifiques de la carotte à des plages de temps. Les changements dans l’épaisseur de la couche peuvent également être utilisés pour déterminer les changements dans les précipitations ou la température.

La quantité variable d’isotope de l’oxygène 18 trouvée dans les couches de glace représente des changements dans la température moyenne de la surface des océans. Les molécules d'eau contenant l'O-18, plus lourd, s'évaporent à une température plus élevée que les molécules d'eau contenant l'isotope normal de l'oxygène-16. Le rapport entre O-18 et O-16 sera plus élevé à mesure que la température augmente. Le rapport O-18/O-16 est également influencé par d'autres facteurs tels que la salinité de l'eau et le volume d'eau enfermé dans les calottes glaciaires. Divers cycles historiques dans ces rapports isotopiques ont été enregistrés.

Le pollen a été observé dans des carottes de glace et a été utilisé pour comprendre quelles plantes étaient présentes lors de la formation de la couche. Le pollen est produit en abondance et sa distribution est généralement bien comprise. Le nombre de pollens pour une couche spécifique peut être déterminé en observant la quantité totale de pollen classée par type dans un échantillon contrôlé de cette couche. Les changements dans la fréquence des plantes au fil du temps peuvent être tracés grâce à une analyse statistique du nombre de pollens dans le noyau.

Savoir quelles plantes étaient présentes permet de comprendre les précipitations et la température, ainsi que les types de faune présents. La palynologie comprend l'étude du pollen à ces fins. De plus, des cendres volcaniques sont contenues dans certaines couches. Les cendres peuvent être utilisées pour établir l’heure de formation de la couche de glace. Chaque événement volcanique distribue des cendres possédant un ensemble unique de propriétés. Ces propriétés incluent la forme et la couleur des particules, ainsi que la signature chimique de la glace. L'établissement de la source des cendres établira une plage de temps à associer à la couche de glace.

Un consortium multinational a foré une carotte de glace dans le Dôme C sur la calotte glaciaire de l'Antarctique de l'Est. Le consortium est connu sous le nom de Projet européen de carottage de glace en Antarctique (EPICA). EPICA a pu récupérer des échantillons de carottes de glace provenant de couches créées il y a environ 800 000 ans. La communauté internationale des carottes de glace a défini un projet prioritaire visant à obtenir le plus ancien enregistrement possible de carottes de glace de l'Antarctique. Sous les auspices du Partenariat international pour les sciences des carottes de glace (IPICS), des efforts seront déployés pour récupérer des archives de carottes de glace remontant à 1,5 million d'années.

Des informations climatiques peuvent être obtenues grâce à la compréhension des changements dans la croissance des arbres. Généralement, les arbres réagissent aux changements des variables climatiques en accélérant ou en ralentissant leur croissance. Ce schéma de croissance se traduit à son tour généralement par une épaisseur plus ou moins grande des cernes de croissance. Un enregistrement des cernes des arbres est établi en compilant des informations provenant de nombreux arbres vivants dans une zone spécifique. Il est important de noter cependant que différentes espèces réagissent de différentes manières aux changements des variables climatiques.

Certains échantillons de bois intacts plus anciens échappent fortuitement à la pourriture. Ces échantillons intacts peuvent prolonger la durée couverte par l’enregistrement dendrotique. Ceci est réalisé en faisant correspondre les changements de profondeur d'anneau aux spécimens contemporains. En utilisant cette méthode, certaines régions disposent d'enregistrements de cernes d'arbres remontant à quelques milliers d'années. Les bois plus anciens non liés à un disque contemporain peuvent généralement être datés avec des techniques au radiocarbone. Un enregistrement des cernes d'arbres peut être utilisé pour produire des informations concernant les précipitations, la température, l'hydrologie et les incendies correspondant à une zone particulière.

Lorsqu'ils travaillent sur des échelles de temps plus longues, les géologues doivent se référer aux enregistrements sédimentaires pour obtenir des données. Les sédiments sont parfois lithifiés pour former des roches. Ces roches sédimentaires peuvent contenir des restes de végétation, d'animaux, de plancton ou de pollen préservés. Ces restes organiques préservés peuvent aider à établir les caractéristiques de certaines zones climatiques. Les molécules biomarqueurs telles que les alcénones peuvent fournir des informations sur leur température de formation. Les signatures chimiques peuvent également être utilisées pour reconstruire la température passée. C'est particulièrement le cas du rapport Mg/Ca de la calcite dans les tests sur les foraminifères.

Les rapports isotopiques peuvent fournir des informations supplémentaires. Plus précisément, l'enregistrement isotopique O-18 réagit aux changements de température et de volume de glace. L'enregistrement isotopique O-13 reflète un large éventail de facteurs qui sont souvent plus difficiles à démêler, à identifier et à quantifier. Les carottes sédimentaires du fond marin sont étiquetées pour identifier l'endroit exact du fond marin où l'échantillon a été prélevé. Les sédiments provenant de sites proches peuvent présenter des différences significatives dans leur composition chimique et biologique.

À plus long terme, les roches peuvent montrer des signes d’élévation et de baisse du niveau de la mer. Souvent, des éléments tels que des dunes de sable « fossilisées » peuvent être identifiés. Les scientifiques peuvent avoir une idée du climat à long terme en étudiant les roches sédimentaires remontant à des milliards d’années. La division de l’histoire de la Terre en périodes distinctes repose en grande partie sur les changements visibles dans les couches de roches sédimentaires qui délimitent les changements majeurs des conditions. Ils incluent souvent des changements climatiques majeurs.

L’étude des coraux fossilisés est connue sous le nom de « sclérochronologie ». Les « anneaux » de corail sont similaires aux cernes des arbres, sauf qu'ils répondent à une plus grande variété de stimuli écologiques. Ces influences comprennent la température de l’eau, l’afflux d’eau douce, les changements de pH et l’action des vagues. À partir de ces « enregistrements », des équipements spécialisés peuvent être utilisés pour déduire la température de la surface de la mer et la salinité de l’eau des derniers siècles. La gamme isotopique O-18 des algues rouges corallines fournit un indicateur utile de la température combinée de la surface de la mer et de la salinité de la surface de la mer aux hautes latitudes et sous les tropiques, où de nombreuses techniques traditionnelles sont limitées.

Dans le cadre de la géomorphologie climatique, une approche souvent utilisée par les chercheurs de la discipline consiste à étudier des reliefs reliques et ainsi à déduire des climats anciens. L'étude des climats passés, la géomorphologie climatique est considérée par certains chercheurs comme une thématique de la géologie historique. Cependant, la géomorphologie climatique est d'une utilité limitée pour étudier les grands changements climatiques récents (Quaternaire, Holocène). Cela est dû au fait que ces éléments sont rarement perceptibles dans les archives géomorphologiques.

Dans le domaine de la géochronologie, des scientifiques travaillent à déterminer l'âge de certains proxys. Pour les archives proxy récentes des cernes des arbres et des coraux, les cernes annuels individuels peuvent être comptés et une année exacte peut être déterminée. La datation radiométrique utilise les propriétés des éléments radioactifs comme proxy. Dans les matériaux plus anciens, une plus grande partie des matières radioactives se sera désintégrée. Ainsi, la proportion des différents éléments sera différente par rapport aux proxys plus récents.

Un exemple de datation radiométrique est la datation au radiocarbone. Dans l’air, les rayons cosmiques convertissent constamment l’azote en un isotope radioactif spécifique du carbone appelé « 14C ». Les plantes utilisent ensuite ce carbone pour croître. Cependant, cet isotope n'est plus reconstitué lorsque la plante se lie et le 14C commence à se désintégrer. La proportion de carbone « normal » et de carbone 14 renseigne sur la durée pendant laquelle la matière végétale n'a pas été en contact avec l'atmosphère.

La connaissance des événements climatiques précis diminue à mesure que l’on remonte dans le temps, mais certains événements climatiques notables sont connus. Le premier événement climatique notable se produit bien sûr au début de la Terre et est connu sous le nom de « paradoxe du jeune soleil faible ». Voici la « glaciation huronienne » d’il y a environ 2,4 milliards d’années. À ce moment-là, la Terre était complètement recouverte de glace, probablement à cause du « Grand événement d’oxygénation ». La « Terre boule de neige du Néoprotérozoïque ultérieur » d’il y a environ 600 millions d’années a été le précurseur de « l’explosion cambrienne ».

Vient ensuite la « glaciation andine-saharienne » d’il y a environ 450 millions d’années. S’en est suivi « l’effondrement de la forêt tropicale carbonifère » il y a environ 300 millions d’années. Le climat de la Terre a été ébranlé par « l'événement d'extinction du Permien-Trias survenu il y a 251,4 millions d'années ». Par la suite ont suivi un certain nombre d'« événements anoxiques océaniques », notamment ceux d'il y a environ 120 et 93 millions d'années, suivis plus tard par d'autres événements similaires.

Cela a été suivi par un autre traumatisme sur Terre connu sous le nom d’« événement d’extinction du Crétacé et du Paléogène survenu il y a environ 66 millions d’années ». Cela a été suivi par ce que l’on appelle le « maximum thermique Paléocène-Éocène » d’il y a 55 millions d’années. Puis par la « période glaciaire » la plus récente connue sous le nom de « Younger Dryas » ou « The Big Freeze » ou environ 11 000 avant JC. Alors que la période glaciaire reculait, la Terre baignait dans « l’optimum climatique de l’Holocène » d’environ 7 000 à 3 000 avant JC. Il y a eu des événements météorologiques extrêmes entre 535 et 536 après JC. Cela a été suivi par la « période chaude médiévale » entre environ 900 et 1300 après JC. Cela a été suivi par le « Petit Âge Glaciaire » de 1300 à 1800 après JC. Et enfin l’événement climatique le plus marquant du passé récent, « l’année sans été » de 1816.

En ce qui concerne l'étude des atmosphères passées de la Terre, la première atmosphère aurait été constituée de gaz présents dans la nébuleuse solaire, principalement de l'hydrogène. De plus, il y aurait probablement eu des hydrures simples comme ceux que l’on trouve aujourd’hui dans les géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne. Il s'agirait principalement de vapeur d'eau, de méthane et d'ammoniac. À mesure que la nébuleuse solaire se dissipait, ces gaz se seraient échappés de l'atmosphère, en partie chassés par le vent solaire.

La prochaine atmosphère terrestre serait composée en grande partie d'azote, de dioxyde de carbone et de gaz inertes. L'atmosphère a été produite par les dégazages du volcanisme. Les gaz produits par le volcanisme auraient été complétés par les gaz produits lors du dernier bombardement intense de la Terre par d'énormes astéroïdes. Une grande partie des émissions de dioxyde de carbone produites ont été rapidement dissoutes dans l’eau et accumulées sous forme de sédiments carbonatés.

De tels sédiments liés à l’eau ont été découverts il y a 3,8 milliards d’années. Il y a environ 3,4 milliards d'années, l'azote constituait la majeure partie de la « seconde atmosphère », alors stable. L'influence de la vie doit être prise en compte assez tôt dans l'histoire de l'atmosphère, car les traces des premières formes de vie remontent à 3,5 milliards d'années. Le fait qu'il ne corresponde pas parfaitement au rayonnement solaire du soleil précoce, 30 % inférieur (par rapport à aujourd'hui), a été décrit comme le « paradoxe du jeune soleil faible ».

Les enregistrements géologiques montrent une surface continuellement et relativement chaude au cours des premiers enregistrements complets de température de la Terre. La seule exception significative a été une phase glaciaire froide il y a environ 2,4 milliards d'années. À la fin de l’Archéen, une atmosphère contenant de l’oxygène a commencé à se développer. La cause apparente était des cyanobactéries photosynthétiques qui ont été trouvées sous forme de fossiles de stromatolite il y a 2,7 milliards d'années. Les scientifiques appellent cela « le grand événement d’oxygénation ».

L’isotopie basique du carbone (proportions du rapport isotopique) correspondait tout à fait à ce que l’on trouve aujourd’hui. Ce fait suggère que les caractéristiques fondamentales du cycle du carbone ont été établies il y a 4 milliards d’années. Le réarrangement constant des continents par la tectonique des plaques influence l’évolution à long terme de l’atmosphère. Ce processus transfère le dioxyde de carbone vers et depuis les grands réserves continentales de carbonate.

L’oxygène libre n’existait pas dans l’atmosphère jusqu’il y a environ 2,4 milliards d’années, lors du Grand Événement d’Oxygénation. L'apparition de l'oxygène atmosphérique libre est indiquée par la fin des formations de fer rubanées. Jusqu'alors, tout l'oxygène produit par la photosynthèse était consommé par l'oxydation de matières réduites, notamment le fer. Les molécules d’oxygène libre n’ont commencé à s’accumuler dans l’atmosphère que lorsque le taux de production d’oxygène a commencé à dépasser la disponibilité des matériaux réducteurs.

On passe alors d’une atmosphère réductrice à une atmosphère oxydante. Les niveaux d'oxygène atmosphérique ont montré des variations importantes jusqu'à atteindre un état d'équilibre de plus de 15 % à la fin du Précambrien. La période suivante était l’éon phanérozoïque. C’est à ce stade de l’histoire de la vie que les formes de vie métazoaires respirant de l’oxygène ont commencé à apparaître. La quantité d'oxygène dans l'atmosphère a fluctué au cours des 600 derniers millions d'années. Elle atteint un maximum de 35 % au cours de la période carbonifère. C'est nettement plus élevé que les 21 % actuels.

Deux processus principaux régissent les changements dans l’atmosphère. La première est le fait que les plantes utilisent le dioxyde de carbone de l’atmosphère et rejettent à leur tour de l’oxygène dans l’atmosphère. Le deuxième processus implique la dégradation de la pyrite et les éruptions volcaniques qui libèrent du soufre dans l'atmosphère. Cela s'oxyde et cela réduit la quantité d'oxygène dans l'atmosphère. Cependant, les éruptions volcaniques libèrent également du dioxyde de carbone, que les plantes peuvent transformer en oxygène.

Les causes précises des variations historiques de la quantité d’oxygène dans l’atmosphère ne sont pas connues. Les périodes avec beaucoup d’oxygène dans l’atmosphère sont associées à un développement rapide des animaux. L'atmosphère actuelle contient 21 % d'oxygène. C'est suffisamment élevé pour un développement rapide des animaux.

Parmi les influences les plus profondes de l’histoire de la Terre figurent les divers événements glaciaires. La glaciation huronienne est la première glaciation connue de l'histoire de la Terre. Elle a duré il y a environ 2,4 à 2,1 milliards d'années. La glaciation cryogénienne a duré il y a 720 à 635 millions d'années. La glaciation andine-saharienne a duré il y a 450 à 420 millions d'années. La glaciation du Karoo a duré il y a 360 à 260 millions d'années.

Nous sommes actuellement dans la glaciation quaternaire. Il s’agit de la période glaciaire actuelle qui a commencé il y a 2,58 millions d’années. En 2020, des scientifiques ont publié un enregistrement continu et haute fidélité des variations du climat terrestre au cours des 66 derniers millions d'années. L’étude a identifié quatre états climatiques, séparés par des transitions qui incluent des changements dans les niveaux de gaz à effet de serre et les volumes des calottes glaciaires polaires. Ils ont intégré les données de diverses sources. L'état climatique le plus chaud depuis l'extinction des dinosaures est connu sous le nom de « serre chaude ». Cela a duré il y a environ 56 à 47 millions d’années. La température moyenne sur l’usine était de 25 degrés plus élevée qu’aujourd’hui (14°C).

Le climat du Précambrien supérieur a montré des événements glaciaires majeurs s'étendant sur une grande partie de la terre. À cette époque, les continents étaient regroupés dans le supercontinent Rodinia. Des gisements massifs de tillites et des signatures isotopiques anormales sont découverts. La présence de ces dépôts a donné naissance à l’hypothèse de la Terre boule de neige. À la fin de l’ère protérozoïque, la Terre a commencé à se réchauffer.

À l’aube du Cambrien et du Phanérozoïque, les formes de vie étaient abondantes et ont donné lieu à ce que l’on appelle « l’explosion cambrienne ». À cette époque, les températures moyennes mondiales étaient d’environ 72 (22°C). Le climat phanérozoïque fait référence aux 500 millions d'années les plus récentes qui ont connu des variations dans les rapports isotopiques de l'oxygène (18), indiquant des événements de changement climatique.

Les principaux facteurs déterminants des âges préindustriels ont été les variations du soleil, les cendres et les exhalations volcaniques, les mouvements relatifs de la terre vers le soleil et les effets induits par la tectonique comme pour les principaux courants marins, les bassins versants et les oscillations océaniques. Au début du Phanérozoïque, l’augmentation des concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone a été associée à l’augmentation ou à l’amplification des températures mondiales. La recherche a déterminé une sensibilité climatique pour le dernier Phanérozoïque qui a été calculée comme étant similaire à la gamme de valeurs moderne d'aujourd'hui.

La différence des températures moyennes mondiales entre une Terre entièrement glaciaire et une Terre libre de glace est estimée à environ 18 degrés farenheit (10 degrés centigrades). Bien entendu, des changements beaucoup plus importants auraient été observés aux latitudes plus élevées, et des changements plus mineurs aux latitudes basses. L’une des conditions nécessaires au développement de calottes glaciaires à grande échelle semble être la disposition des masses continentales au niveau ou à proximité des pôles. Le réarrangement constant des continents par la tectonique des plaques peut également façonner l’évolution climatique à long terme.

Cependant, la présence ou l'absence de masses terrestres aux pôles ne suffit pas à garantir les glaciations ou à exclure les calottes glaciaires polaires. Il existe des preuves de périodes chaudes passées dans le climat terrestre, lorsque des masses polaires semblables à l'Antarctique abritaient des forêts de feuillus plutôt que des calottes glaciaires. Le minimum local relativement chaud entre le Jurassique et le Crétacé s'accompagne d'une augmentation de la subduction et du volcanisme des dorsales médio-océaniques. Celles-ci étaient dues à l’éclatement du supercontinent Pangée.

À l’évolution à long terme entre les climats chauds et froids se sont superposées de nombreuses fluctuations climatiques à court terme. Ces phénomènes ont été à la fois similaires et parfois plus graves que les différents états glaciaires et interglaciaires de la période glaciaire actuelle. Certaines des fluctuations les plus graves pourraient être liées aux changements climatiques rapides dus à l’effondrement soudain des réservoirs naturels de clathrates de méthane dans les océans.

Un tel exemple était le « maximum thermique Paléocène-Éocène ». Un événement unique similaire de changement climatique sévère induit après un impact de météorite a été proposé comme raison de l'événement d'extinction du Crétacé-Paléogène. D'autres seuils majeurs sont les événements d'extinction du Permien-Trias et de l'Ordovicien-Silurien, pour diverses raisons suggérées.

Les données sur les carottes de glace des 800 000 dernières années ont permis de mieux comprendre le climat du Quaternaire. La période géologique du Quaternaire comprend le climat actuel. Il y a eu un cycle de périodes glaciaires au cours des 2,2 à 2,1 millions d’années. Celles-ci ont en fait commencé avant le Quaternaire, à la fin du Néogène. Les données révèlent des cycles d'environ 120 000 ans. Il a été observé que les périodes glaciaires s’approfondissent par étapes progressives, mais que le retour aux conditions interglaciaires se fait en une seule étape.

Le forçage climatique est la différence entre l’énergie radiante (lumière du soleil) reçue par la Terre et le rayonnement à ondes longues sortant vers l’espace. Le forçage radiatif est quantifié en fonction de la quantité de CO2 présente dans la tropopause. En fonction de l'équilibre radiatif de l'énergie entrante et sortante, la Terre se réchauffe ou se refroidit. L’équilibre radiatif de la Terre provient des changements dans l’insolation solaire et des concentrations de gaz à effet de serre et d’aérosols. Le changement climatique peut être dû à des processus internes à la sphère terrestre et/ou à des forçages externes.

Le système climatique de la Terre comprend l'atmosphère, la biosphère, la cryosphère, l'hydrosphère et la lithosphère. La somme de ces processus provenant des sphères terrestres est ce qui affecte le climat. Les gaz à effet de serre agissent comme un forçage interne du système climatique. Les intérêts particuliers en science du climat et en paléoclimatologie se concentrent sur l'étude de la sensibilité du climat terrestre en réponse à la somme des forçages.

Les forçages externes incluent les cycles de Milankovitch qui déterminent à la fois la distance entre la terre et le soleil ainsi que l'orientation de la terre par rapport au soleil. Les forçages incluent également l’insolation solaire, qui correspond à la quantité totale de rayonnement solaire reçue par la Terre. Les éruptions volcaniques sont également considérées comme un forçage externe. Ils incluent également les changements humains influençant la composition de l’atmosphère ainsi que les influences liées à l’utilisation des terres.

Sur des échelles de temps de plusieurs millions d'années, le soulèvement des chaînes de montagnes et les processus d'altération ultérieurs des roches et des sols constituent une partie importante du cycle du carbone. Cela inclut également la subduction des plaques tectoniques. L'altération séquestre le CO2 comprend la réaction des minéraux avec des produits chimiques, en particulier l'altération des silicates avec le CO2. Cela élimine le CO2 de l’atmosphère et réduit le forçage radiatif. L'effet inverse est le volcanisme. Le volcanisme est responsable d'un effet de serre naturel en émettant du CO2 dans l'atmosphère. Cela affecte les cycles de glaciation (période glaciaire).

Les scientifiques suggèrent que les humains émettent du CO2 10 000 fois plus rapidement que les processus naturels ne l’ont fait dans le passé. D'autres acteurs incluent la dynamique de la calotte glaciaire et la position des continents, ainsi que les changements de végétation qui en résultent. Tous ces éléments ont été et continuent d'être des facteurs importants dans l'évolution à long terme du climat terrestre. Il existe également une corrélation étroite entre le CO2 et la température, les niveaux de CO2 ayant un fort contrôle sur les températures mondiales au cours de l’histoire de la Terre.Paléoclimatologie: La géologie historique ou paléogéologie est une discipline qui utilise les principes et techniques de la géologie pour reconstruire et comprendre l'histoire géologique de la Terre. Il se concentre sur les processus géologiques qui modifient la surface et le sous-sol de la Terre. Il utilise la stratigraphie, la géologie structurale et la paléontologie pour déterminer la séquence de ces événements. La paléogéologie se concentre également sur l'évolution des plantes et des animaux au cours de différentes périodes de l'échelle géologique.

La découverte de la radioactivité et le développement de plusieurs techniques de datation radiométrique dans la première moitié du XXe siècle ont fourni un moyen de dériver les âges absolus et relatifs de l'histoire géologique. Une sous-spécialité connue sous le nom de « géologie économique » concerne la recherche et l’extraction de combustibles et de matières premières. La géologie économique dépend fortement de la compréhension de l’histoire géologique d’une région. Une autre sous-spécialité est la géologie environnementale. Son objectif principal comprend l'étude des risques géologiques liés aux tremblements de terre et au volcanisme. Cette sous-spécialité dépend également fortement d'une connaissance détaillée de l'histoire géologique.

Nicolas Steno fut le premier à observer et à proposer certains des concepts fondamentaux de la géologie historique. Également connu sous le nom de Niels Stensen, il est considéré comme le « père de la géologie ». L’un de ses concepts (alors) controversés et révolutionnaires était que les fossiles provenaient à l’origine d’organismes vivants. Ses autres observations tout aussi célèbres sont souvent regroupées pour former les lois de la stratigraphie.

James Hutton et Charles Lyell ont également contribué aux premières compréhensions de l'histoire de la Terre. Leurs contributions comprenaient des observations à Édimbourg en Écosse concernant une discordance angulaire dans une paroi rocheuse. En fait, c’est Lyell qui a grandement influencé Charles Darwin dans sa théorie de l’évolution. Les influences de Lyell incluaient sa conviction (alors spéculative) que le présent est la clé du passé.

Hutton a été le premier à proposer la théorie de « l’uniformitarisme ». C'est désormais un principe de base dans toutes les branches de la géologie. Hutton soutenait également l'idée que la Terre était très vieille. Cela allait à l’encontre de la conception dominante de l’époque. L’opinion dominante était que la Terre n’existait que depuis quelques millénaires. L'uniformitarisme décrit une Terre qui a été créée par les mêmes phénomènes naturels qui sont toujours à l'œuvre aujourd'hui.

L’idée dominante du XVIIIe siècle en Occident était que la Terre était très jeune et que son histoire avait été dominée par des événements catastrophiques. Ce point de vue était fortement soutenu par les adeptes des religions abrahamiques. Cette croyance reposait en grande partie sur une interprétation littérale de leurs passages scripturaires religieux. Le concept d’uniformitarisme s’est heurté à une résistance considérable et a donné lieu au débat catastrophisme contre progressisme du XIXe siècle.

Diverses découvertes réalisées au XXe siècle ont fourni de nombreuses preuves que l’histoire de la Terre est le produit à la fois de processus progressifs et d’événements cataclysmiques soudains. Les événements violents tels que les impacts de météorites et les grandes explosions volcaniques façonnent la surface de la Terre. Cependant, cela s'ajoute aux processus progressifs qui se sont produits tout au long de l'histoire de la Terre, tels que l'altération, l'érosion et les dépôts. Le présent est la clé du passé et il inclut des processus aussi bien catastrophiques que progressifs.

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