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Les Stromatolithes ou l’Origine de la Vie sur Terre

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En Australie occidentale, Shark Bay (ou « la baie aux requins ») n’est pas uniquement célèbre pour sa population de Dugongs et ses herbiers marins, les plus riches et les plus grands au monde. Elle abrite également d’étranges structures rocheuses vieilles de plus de 3,4 milliards d’années qui pourraient bien être nos lointains ancêtres : les stromatolithes. Que sont ces structures vivantes primitives ? En quoi nous renseignent-ils sur l’histoire de l’évolution de la vie sur Terre ?

Les stromatolithes : de mystérieux champs de roches

Shark Bay, un patrimoine mondial

Avec ses 2,2 hectares, Shark Bay est classée au patrimoine mondial de l’Unesco depuis 1991. Cette inscription résulte non seulement de l’incroyable biodiversité de la baie mais également de la présence d’un champ de roches assez étranges. En effet, ce site fait partie des très rares endroits au monde où il est possible d’observer des stromatolithes en développement actif. Ces derniers demeurent aujourd’hui les plus célèbres du monde avec ceux situés aux Bahamas.

Les stromatolithes vivants de la baie de Shark en Australie à marée basse.
Les stromatolithes de la baie Shark en Australie est un des rares endroits au monde à abriter des stromatolithes en développement actif. Crédit photo : Adobe Stock

Des dômes rocheux atypiques

Les stromatolithes sont d’étranges dômes rocheux comparables à des chapeaux de champignons que l’on peut observer un peu partout à la surface du globe, tout particulièrement en Australie, en Amérique du Nord ou encore en Europe. Ces structures se forment en milieux aquatiques peu profonds et généralement marins. Bien qu’ils prennent la forme d’une structure rocheuse, les stromatolithes sont composés d’organismes vivants qui grandissent et s’épanouissent en présence d’eau. Leur croissance est cependant très lente avec seulement 0,4 millimètres par an pour ceux de Shark Bay par exemple.

Carte des principaux sites mondiaux avec des stromatolithes.
Carte des principaux lieux d’observation de stromatolithes et autres formations similaires actuelles. Crédit infographie : Elise Heinen, d’après SURnaturelles, Les merveilles de notre planète (Larousse), Tous droits réservés

Des roches vivantes ?

Les stromatolithes : une origine bactérienne

Bien que les stromatolithes ne puissent pas être caractérisés de vivant, ils résultent de l’activité d’organismes bien vivants : des cyanobactéries (ou « algues bleues »). Ces organismes procaryotes (micro-organismes unicellulaires) sont des bactéries capables de réaliser une photosynthèse oxygénique. Ce processus énergétique vise à produire de la matière organique nourricière grâce à la lumière. Les cyanobactéries convertissent l’énergie lumineuse captée en énergie chimique tout en relâchant du dioxygène (O2) dans l’environnement.

Mais pourquoi cette forme ?

Les stromatolithes possèdent une structure laminaire (en lames superposées) qui forment des aspérités à leur surface. A l’origine, un tapis bactérien se développe sur un substrat. Puis, une couche de calcaire et de sédiments se forme et se dépose au-dessus de cette couche de bactéries. Ce premier étage de cyanobactéries meurt tandis qu’un autre se développe à la surface et ainsi de suite. Le dôme ainsi formé, évolue et grandit au fil des années.

Schéma de la structure d'un stromatolithe.
Schéma de la structure d’un stromatolithe. Crédit infographie : Schéma de Elise Heinen, d’après SURnaturelles, Les merveilles de notre planète (Larousse), Tous droits réservés

Une apparition inattendue

Il y a 3,4 milliards d’années, la Terre était différente de celle que nous connaissons aujourd’hui. Outre les différences de positions des océans et des continents, l’atmosphère avait une composition différente. Il n’y avait pas de dioxygène (O2) dans l’atmosphère mais beaucoup de dioxyde de carbone (CO2). Cette atmosphère primitive est dite réductrice. Les organismes vivants de l’époque, principalement bactériens, vivaient alors sans oxygène, ni dans l’air, ni dans l’eau.

L’activité des stromatolithes a totalement bouleversé le monde du vivant à l’époque Précambrienne, entre 4,5 milliards et 542 millions d’années.

Le dioxygène étant toxique pour une majeure partie des organismes de l’époque, une véritable crise écologique a eu lieu, entrainant la toute première « extinction de masse » sur Terre. Les organismes qui ont survécu se sont adaptés en se servant du dioxygène nouvellement disponible dans l’atmosphère, pour alimenter leur machine métabolique.

La Grande Oxydation : un tournant majeur dans l’histoire du vivant sur Terre

La libération du dioxygène dans l’océan, puis dans l’atmosphère, a considérablement changé le visage de la planète. Ce phénomène de relargage de l’oxygène est connu sous le nom de « Grande Oxydation ». Elle a eu lieu entre -1,8 et -2,4 milliards d’années et a eu de nombreuses conséquences, notamment sur l’érosion des sols, la chimie des océans, le climat et bien évidemment l’évolution du vivant sur Terre.

Les plus anciens stromatolithes sont datés de -3,4 à -3,5 milliards d’années, la date étant encore discutée par les scientifiques. Mais à ce jour, ils sont considérés comme la plus ancienne forme de vie sur Terre. Ils représenteraient nos ancêtres les plus lointains. L’hypothèse la plus communément admise par la communauté scientifique est la suivante : en captant le dioxyde de carbone (CO2) présent en grande quantité dans l’atmosphère terrestre, l’activité photosynthétique des stromatolithes a permis une accumulation de l’oxygène dans l’océan. 

A cette époque, dans l’océan, des ions ferreux (Fe2+), très solubles dans l’eau de mer, ont été apportés par l’action de l’érosion des roches continentales, mais aussi par un apport des sources hydrothermales sous-marines. Au contact de l’oxygène nouvellement libéré par les cyanobactéries, ces ions ferreux se sont oxydés sous forme de fer ferrique (Fe3+) de couleur rouge et ont précipité au fond des océans. Une fois l’essentiel du fer oxydé dans les océans, l’oxygène s’est accumulé ensuite dans l’atmosphère terrestre à partir de 2,5 milliards d’années.

Cette « Grande Oxydation » a laissé des traces dans des roches sédimentaires anciennes très riches en fer, connues sous le nom de formations de fer rubanées (ou BIF en anglais, pour « Banded Iron Formations »). Ces couches alternent avec des strates rouges-orangées continentales pauvres en oxydes de fer. L’ensemble de la séquence sédimentaire s’est déposé en milieu marin entre -3,5 à -1,8 milliards d’années.

Vue rapprochée sur des couches rouges riches en fer.
Formation de fer rubanée de Jaspilite du Précambrien de l’Ontario, Canada. Crédit photo : James St. John, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Les stromatolithes ont donc joué un rôle essentiel dans l’évolution de la vie sur Terre permettant le développement de la vie aérobie (besoin d’oxygène). Cette dernière a elle-même permis le développement d’organismes pluricellulaires plus complexes et terrestres tel que l’être humain.


RETENEZ


  • Les stromatolithes sont des constructions fossiles à la fois constituées de cyanobactéries et de structures calcaires laminaires superposées.
  • La baie Shark en Australie est un des rares endroits au monde à abriter des stromatolithes en développement actif.
  • Les stromatolithes ont joué un rôle essentiel dans l’évolution de la vie sur Terre en oxygénant les océans dans un premiers temps, puis l’atmosphère terrestre dans un second temps.
  • Les formations de fer rubanées témoignent du relargage en grande quantité d’oxygène par la photosynthèse des cyanobactéries (ou « algues bleues »). Cet événement est qualifié de « Grande Oxydation ».

1.
Editions Larousse [En ligne]. SurNaturelle, les merveilles de notre planète; 2 mai 2022 [cité le 13 juin 2022]. Disponible: https://www.editions-larousse.fr/livre/surnaturelle-les-merveilles-de-notre-planete-9782035993526
1.
Presses Universiataires de Bordeaux (PUB) [En ligne]. DESPOIS (Didier), GARGAUD (Muriel), PARISOT (Jean-Paul) L’environnement de la terre primitive (2e édition); [cité le 13 juin 2022]. Disponible: http://www.pub-editions.fr/index.php/ouvrages/champs-disciplinaires/sciences/l-27environnement-de-la-terre-primitive-282e-c3-a9dition-57.html
1.
National Geographic [En ligne]. @NatGeoFrance. Qu’est-ce qu’une extinction de masse ?; 8 sept 2021 [cité le 13 juin 2022]. Disponible: https://www.nationalgeographic.fr/sciences/culture-quest-ce-quune-extinction-de-masse
1.
Futura [En ligne]. König C. Les stromatolites, formation sédimentaire des cyanobactéries; [cité le 13 juin 2022]. Disponible: https://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/botanique-algues-surprenants-vegetaux-aquatiques-523/page/3/
1.
Encyclopædia Universalis [En ligne]. Universalis E. STROMATOLITHES ou STROMATOLITES; [cité le 13 juin 2022]. Disponible: https://www.universalis.fr/encyclopedie/stromatolithes-stromatolites/
1.
Chazot G. La belle histoire des merveilles de la terre [En ligne]. De Boeck Supérieur; 2020. 320 p. Disponible: https://www.deboecksuperieur.com/ouvrage/9782807329119-la-belle-histoire-des-merveilles-de-la-terre

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Angélie PORTAL
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2 mois il y a

Merci pour cet article ! On peut observer des stromatolithes en Limagne (Auvergne). Très impressionant comme structures.

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