Exercice 1 - Première proposition · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Centres étrangers (Afrique) 2022 (jour 1)

Montrer comment l'étude des fossiles permet de reconstituer l'histoire géologique et climatique de notre planète.

Réponse : Introduction - Définition du fossile : reste ou trace d'organisme conservé dans les roches sédimentaires. - Problématique : Comment l'étude de ces restes biologiques permet-elle de dater les événements de l'histoire de la Terre et de caractériser les climats anciens ? - Annonce du plan : I. Les fossiles, outils de reconstitution géologique et de chronologie relative ; II. Les fossiles, témoins des paléoclimats et de leurs variations. --- I. Les fossiles comme outils de reconstitution de l'histoire géologique 1. Fossiles stratigraphiques et datation relative : - Caractéristiques d'un bon fossile stratigraphique : courte durée d'existence à l'échelle géologique (évolution rapide), grande extension géographique, abondance dans les sédiments (ex. : ammonites au Mésozoïque, trilobites au Paléozoïque, foraminifères au Cénozoïque). - Principe d'identité paléontologique : deux strates sédimentaires contenant la même association de fossiles stratigraphiques ont le même âge, même si elles sont éloignées géographiquement ou de nature lithologique différente. 2. Les crises biologiques, repères majeurs des temps géologiques : - Les disparitions massives et simultanées de nombreux taxons (ex. : crise Crétacé-Paléogène à -66 Ma avec la disparition des dinosaures non aviens et des ammonites ; crise Permien-Trias à -252 Ma) permettent d'établir des coupures dans l'échelle stratigraphique (limites entre ères et périodes géologiques). - La succession des faunes et flores fossiles au cours du temps matérialise l'histoire évolutive du vivant. --- II. Les fossiles comme indicateurs paléoclimatiques 1. Application du principe d'actualisme aux associations fossiles : - Principe d'actualisme : les lois régissant les phénomènes actuels s'appliquaient également dans le passé. Les exigences écologiques des espèces fossiles sont supposées comparables à celles de leurs équivalents actuels. - Exploitation du document : chez les foraminifères actuels, *Neogloboquadrina pachyderma* abonde dans les eaux froides (Atlantique nord), *Globigerina bulloides* en climat tempéré, et *Globigerinoides ruber* en climat chaud (Atlantique central). Retrouver ces espèces dans une carotte sédimentaire marine permet de déduire la température des eaux de surface à l'époque du dépôt. - Autre exemple pertinent : les grains de pollen fossiles piégés dans les tourbières permettent de reconstituer la végétation environnante et donc le climat passé (diagrammes polliniques montrant l'alternance d'espèces de toundra en période glaciaire et d'arbres feuillus en période tempérée). 2. Géochimie isotopique des tests carbonatés : - Les foraminifères construisent leur test calcaire ($\text{CaCO}_3$) à partir des ions de l'eau de mer. Le rapport isotopique $^{18}\text{O}/^{16}\text{O}$ de la calcite, exprimé sous forme de $\delta^{18}\text{O}$, dépend de la température de l'eau et du volume des glaces continentales (effet réservoir de glace). - La mesure du $\delta^{18}\text{O}$ dans les tests de foraminifères benthiques ou planctoniques permet ainsi de quantifier les variations de température et d'identifier les alternances de périodes glaciaires et interglaciaires. --- Conclusion - Bilan : Les fossiles apportent une double lecture des archives sédimentaires : temporelle (datation relative, découpage de l'échelle des temps géologiques) et environnementale (reconstitution des paléotempératures et des paléoenvironnements). - Ouverture : Le couplage de la paléontologie avec d'autres méthodes (datation absolue radiométrique, géochimie des glaces polaires) offre une vision globale et précise de l'histoire de la Terre.