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L’atmosphère terrestre et la vie

Le cours à maîtriser correspond au texte. Vous devez maîtriser le sens de tous les mots (mots clés) du cours, rien ne doit être obscur pour vous. Vous devez savoir vous représenter toute les notions : les SVT c’est du concret. Vous devez donc avoir des images voire des idées de schémas ou graphiques « en mémoire ». C’est un cours « no limit » : ne limitons pas nos savoirs et notre passion. La rubrique pour comprendre est là pour çà… mais évidemment le cours à savoir est seulement le texte ci-dessous. N’apprenez pas par cœur… il faut simplement savoir les choses avec intelligence !

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Repère : voir où fini le cours…

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L’atmosphère primitive de la Terre était très différente de celle d’aujourd’hui. Elle s’est transformée au cours des milliards d’années sous l’effet des processus géologiques et biologiques.

Depuis la révolution industrielle entamée vers la fin du XVIIIe siècle, l’activité humaine a modifié de manière significative la composition de l’atmosphère. Ces modifications ont de lourdes conséquences sur sa composition et sur celle conjointe de l’hydrosphère. Ceci se traduit par un dérèglement du fonctionnement de l’atmosphère et de l’hydrosphère ayant pour conséquence globale le réchauffement climatique et à une échelle locale un dérèglement du climat. Des choix raisonnés s’imposent à la société et aux individus. Ceux-ci s’appuient sur les apports des sciences et des technologies.

☞ Pour comprendre : à suivre…

Les enjeux sont ceux du réchauffement climatique global qui est l’objet de suivis liés à des recherches et des programmes mondiaux importants pour l’avenir de la planète et de l’humanité (Organisation Météorologique Mondiale, Nations-Unis, Groupe Intergouvernemental pour l’Etude du Climat [GIEC]). Les océans sont fortement influencés par les conséquences des activités humaines. Le tout est sous l’influence de l’utilisation des ressources énergétiques dans le Monde, productrices de gaz à effet de serre. Sur un objet très différent et sans rapport avec les températures la couche d’Ozone (03) protectrice est menacée et des décisions pour limiter l’extension du « trous dans la couche d’Ozone1 » ont dû être prises pour préserver la vie et l’humanité sur la planète.

☞ Pour comprendre

Formation de l’atmosphère et de l’hydrosphère (4,5 à 4,0 Ga)

La planète Terre se forme au bon endroit dans l’univers (zone d’habitabilité), ce qui permettra l’apparition d’une hydrosphère berceau de la vie initiale.

Le Soleil est une étoile qui s’est formée il y a environ 4,6 milliards d’années à partir d’un immense nuage de gaz et de poussières. Dans le disque de matière qui l’entourait, les planètes se sont progressivement formées, dont la Terre, en quelques dizaines de millions d’années seulement.

Peu après, un corps céleste de la taille de Mars (appelé Théia) est entré en collision avec la Terre. Cet impact géant, survenu vers 4,5 milliards d’années, a provoqué la fusion partielle de la planète et l’éjection de débris qui ont fini par s’assembler, formant la Lune.

Formation du système Terre – Lune

À la suite de cet événement, la Terre s’est peu à peu refroidie. Une croûte solide (la lithosphère) s’est formée, ainsi qu’une atmosphère primitive, composée de gaz libérés par un volcanisme très intense (principalement de la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone et du diazote).

En se refroidissant encore, la vapeur d’eau de l’atmosphère s’est condensée, formant les premiers océans. En quelques centaines de millions d’années, la Terre possédait donc une hydrosphère : l’ensemble des eaux de surface (mers, océans, lacs, etc.), indispensable à l’apparition de la vie.

Formation de l’atmosphère et de l’hydrosphère

☞ Pour comprendre : à suivre…

Les climats terrestres sont déterminés par plusieurs facteurs naturels. Tout d’abord, ils dépendent de l’activité solaire, qui contrôle la quantité d’énergie reçue par la Terre, et de la distance de notre planète au Soleil, située dans la zone d’habitabilité.: une région où la température permet la présence d’eau liquide en surface.

C’était très différent… non ?

☞ Pour comprendre la zone d’habitabilité

La tectonique des plaques joue également un rôle essentiel. En provoquant un volcanisme plus ou moins intense, elle libère d’importantes quantités de gaz volcaniques (vapeur d’eau, dioxyde de carbone, azote…), qui participent au renouvellement de l’atmosphère et influencent l’effet de serre naturel. Bien que l’atmosphère primitive de la Terre se soit formée grâce à ces dégazages volcaniques, une partie des gaz les plus légers s’est échappée dans l’espace, notamment à cause du vent solaire et de la faible gravité relative de la planète. Aujourd’hui, la stabilité de l’atmosphère dépend de son renouvellement continu par le volcanisme continu.

☞ Pour comprendre : à suivre…

De l’origine de la Vie et de la photosynthèse à la Grande Oxydation (3,8 à moins de 2,4 Ga)

Le vivant avec la photosynthèse, conduit à l’oxydation des océans puis de l’atmosphère, cette dernière nommée la Grand Oxydation.

Nostoc (procaryote)

Les premières formes de vie seraient apparues dans les océans, il y a environ 3,8 milliards d’années (Ga), dans un environnement encore très différent de celui d’aujourd’hui. Ces organismes microscopiques, probablement procaryotes, ont profondément transformé la composition de l’atmosphère terrestre grâce à l’apparition, vers 3,5 Ga, d’un processus révolutionnaire : la photosynthèse. Après une Évolution pré-biologique, LUCA réuni les fondations du vivant (membrane, cytoplasme, ADN, capacité de multiplication). C’est une cellule de type procaryotique qui se développe dans une hydrosphère dépourvue d’oxygène et qui doit se procurer son énergie vitale dans un mécanisme voisin des fermentations, sans photosynthèse les bases du monde vivant fonctionne sur les chimiosynthèses.

☞ Pour comprendre l’origine de la Vie

Cette photosynthèse, pratiquée par les cyanobactéries, détectées par les roches qu’elles produisent, les stromatolithes, a libéré d’importantes quantités d’oxygène dans l’hydrosphère et, progressivement, dans l’atmosphère. On parle de Grande Oxydation (qui commence dès 2,4 Ga). Les preuves sont dans les océans avec les fers rubanés puis sur le continents avec l’apparition de « sols » rouges témoins de l’oxydation du fer. Cet oxygène a permis le développement de la respiration cellulaire, un mode de production d’énergie beaucoup plus efficace que la fermentation. Les cellules qui en bénéficient deviennent plus performantes, favorisant ainsi une accélération de l’évolution biologique. Sans oxygène à l’origine, la vie devait se maintenir grâce à la fermentation dont la production d’énergie est faible.

L’oxygène apparaît avec la photosynthèse puis va enrichir l’atmosphère : c’est long !!!
Des hésitations de l’oxygénation des océans : colonies photosynthétiques mal installées d’abord

Explosion du vivant, couche d’ozone stratosphérique et début et perfectionnement de la vie terrestre (période entre 2 Ga et 320 Ma)

L’oxygène permet l’invention de la respiration aux grandes performances énergétiques, l’Évolution du vivant s’accélère origine d’une Biodiversité très remarquable. La vie protège la vie, car en produisant l’oxygène, elle induit l’ozone stratosphérique protégeant le vivant des rayonnements UV mortels provenant du Soleil.

☞ Pour comprendre : à suivre…

Vers 2 Ga, apparaissent les eucaryotes, cellules plus complexes possédant un noyau et des organites spécialisés. Plus tard, l’apparition de la reproduction sexuée favorise la diversité génétique, stimulant encore les processus évolutifs. Ces innovations conduisent à la pluricellularité et à la spécialisation des cellules, ouvrant la voie à la diversification du vivant.

☞ Pour comprendre l’origine des pluricellulaires et de la reproduction sexuée

Après la Grande Oxydation, l’oxygène atmosphérique a permis la formation d’une couche d’ozone (O₃) dans la stratosphère. Cette couche filtre une grande partie des rayon ultaviolets solaires, jusque là destructeur de l’ADN, rendant possible le développement de la vie en dehors des océans. On trouve d’abord quelques cyanobactéries et des algues vertes des zones côtières du balancement des marées (estran). Notons à ce sujet le rôle essentiel de la Lune qui produit les marées, forme l’estran, point de départ de la colonisation des continents par le vivant. C’était vers 1,2 Ga. Les premiers sols biologiques sont favorisées par des biofilms de tapis microbiens sur les continents entre 700 et 500 Ma. Des plantes terrestres s’installent, d’abord des sortes de Mousses, vers 470 Ma ainsi que des Champignons. Les sols, interface entre le vivant et la roches se stabilisent et favorisent la colonisation par de la végétation de plus en plus complexe depuis. Vers la même époque, des animaux visitent l’estran, on a trouvé la trace de leurs pattes. Ces sont des Arthropodes. Des Milles-pattes, Araignées ou Insectes primitifs sont connus dès 400 Ma. Des Poisson tentent l’aventure vers 380 Ma, ils ont des nageoires rigides qui préfigurent les pattes des Vertébrés terrestres, ainsi que des poumons primitifs venant remplacer la fonction respiratoire des branchies. Nous avons rapidement parmi leurs descendants des Amphibiens, dont la vie part de l’eau douce (tétards) à une vie terrestre possible (ancêtres de tritons ou de grenouilles). Les Reptiles primitifs suivent vers 320 Ma et avec l’œuf à coquille résistant à la déshydratation, ont désormais une vie complètement terrestre. Suivent dans leur descendance les Reptiles véritables, les Mammifères, les Dinosaures dont les Oiseaux sont les représentants actuels. Notons ici que l’Homme (Homo sapiens) commence sa vie dans la poche des eaux, porté dans le ventre de sa mère. Il développe au début de sa vie embryonnaire des fentes branchiales dont la première persiste et forme une partie de l’oreille interne et les autres disparaissent. Chez les Poissons ces fentes deviennent les branchies. Aussi au cours de notre développement nous récapitulons avec plus ou moins de précision une part importante de l’histoire du vivant depuis la cellule-œuf (stade eucaryote unicellulaire) à l’humain : le bébé à sa naissance.

On évite désormais de parler de Sortie des eaux… mais c’est bien ce qui se passe quand même. Le repas, les plantes, puis les animaux… entrée de la Vie dans un monde vide et disponible : les continents
Je vie donc je sors… voir si c’est bien : quelle curiosité évolutive !

☞ Pour comprendre les premières plantes et les premiers animaux terrestres

Rappelons ici, que les premières formes de vie étant unicellulaires et à corps mou, elles ont laissé très peu de traces fossiles. Ce n’est qu’à partir de 600 millions d’années (Ma), avec l’apparition d’organismes dotés de coquilles (chez les mollusques) ou de squelettes (chez les ancêtres des crustacés et des vertébrés), que les fossiles deviennent abondants. Cette période marque le début de l’ère fossilifère, où la lecture de l’histoire de la vie devient beaucoup plus claire grâce à la richesse des archives géologiques.

☞ Pour comprendre : à suivre…

Cycles glaciaires et réchauffement planétaire de l’anthropocène (2,6 Ma à aujourd’hui)

L’Homme moderne bouleverse par ses activités industrielles les équilibres climatiques en moins de 200 ans. La planète se réchauffe très sensiblement au cours des trois dernières décennies. La Terre est désormais une planète humaine et de moins en moins, une planète de vie.

☞ Pour comprendre : à suivre…

Depuis environ 10 000 ans, à la fin de la dernière période glaciaire, la Terre connaît une phase de stabilité climatique relative, appelée Holocène. Cette période succède à une série de cycles glaciaires et interglaciaires qui se sont succédé depuis près de 2,6 millions d’années (ère quaternaire), sous l’influence des variations périodiques de l’orbite terrestre (cycles de Milankovitch), de l’activité solaire, et de la composition de l’atmosphère.

L’Holocène a offert des conditions climatiques stables, favorables au développement de l’agriculture, des civilisations humaines et des écosystèmes actuels.

☞ Pour comprendre : à suivre…

Cependant, depuis environ 200 ans, avec la révolution industrielle, les activités humaines (utilisation massive d’énergies fossiles, déforestation, agriculture intensive, etc.) ont provoqué une augmentation rapide des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, notamment du dioxyde de carbone (CO₂) et du méthane (CH₄).

Pour se faire une idée… aujourd’hui les cybersystèmes ont des conséquences climatiques aussi et sociétales importantes (autre problème et enjeu pour l’humanité)
Quand deux courbes divergent au niveau de leur incertitude (ombre grise) c’est qu’on a des preuves d’un phénomène : ce n’est pas un canular comme le disent certains dirigeants !

☞ Pour comprendre l’augmentation des gaz à effet de serre

Cette modification du bilan radiatif de la Terre entraîne un réchauffement climatique global qui perturbe l’équilibre établi depuis des millénaires. De nombreux scientifiques considèrent que nous sommes désormais entrés dans une nouvelle ère géologique (d’autres parlent plutôt d’une crise) : l’Anthropocène, où le climat et les grands équilibres planétaires (biodiversité, domestication et animaux domestiques d’élevage) sont fortement influencés par les activités humaines. Les grands défis de l’humanité sont de limiter les effets des ses activités sur le Climat et probablement de s’adapter aux conditions nouvelles qui s’emballent ces dernières années, ainsi que sur un autre plan, de limiter l’érosion de la Biodiversité en limitant les extinction des espèces et la préservation des environnements naturels. À ceux-ci s’ajoutent l’application de solutions en regard des déviances sociétales.

Aujourd’hui, l’Homme par son industrie, déséquilibre le cycle du carbone et modifie les caractéristiques climatiques de la planète qui se réchauffe globalement. Outre le réchauffement on constate que des dérèglements climatiques majeurs s’ajoutent ces dernières années. La prise de conscience est faites mais les marges d’action sont faibles et percluses d’inertie politique et sociétale. Les climatosceptiques, parfois à la tête de certains gouvernements, entravent les actions collectives. On essaie de limiter le réchauffement à 2°C maximum, mais les prédictions sont moins optimistes et des records de température sont désormais battus chaque année.

☞ Pour comprendre les recherches de solutions

Résumé de 4,5 Ga d’un aspect de l’histoire de la Terre de 4,5 Ga : Histoire partagée de l’atmosphère et de la Vie

Ne pas s’y perdre : prenez le temps de comprendre la succession des événements
Une succession d’événements alternant entre atmosphère et la dynamique du monde vivant
La Vie « permise » sur Terre transforme l’atmosphère, elle-même à l’origine de l’hydrosphère ayant permis l’apparition du vivant

O2 – La photosynthèse → Oxygénation → explosion du vivant augmentée par la respiration, forte source d’énergie : source de Biodiversité

03 – Couche d’ozone → colonisation possible des continents → Homme → Crise Anthropocène : constats, suivi, résolutions, mise hors danger du vivant et de l’humanité, adaptations désormais nécessaires : GIEC (COP)
L’atmosphère et l’hydrosphère se forment rapidement (~ 4,5 Ga)
Fondements
• Formation du Soleil et des planètes, dont la « Terre des origines » vers 4,6 Ga.
• Collision avec Théia → formation du couple Terre-Lune vers 4,5 Ga.
• Refroidissement → croûte solide et atmosphère primitive (volcanisme) (80% de vapeur d’eau).
• Condensation de la vapeur d’eau → formation des océans (hydrosphère).
Les conditions sont alors propices à l’apparition de la Vie, la Terre est dans la Zone d’habitabilité du Système solaire.
Les premières formes de vie (~ 3,8 Ga) et la photosynthèse (~ 3,5 Ga) sont à l’origine de la Grande Oxydation de l’atmosphère (~ 2,4 Ga)
Fondements
• Évolution prébiologique → LUCA (~ 4 Ga) : procaryotes dans les océans.
• Premières preuves de la Vie (~ 3,8 Ga).
Oxygénation de l’atmosphère
• Vers 3,5 Ga : Cyanobactéries (Stromatolithes) → photosynthèse → libération d’oxygène dans l’hydrosphère → prouvé par les Fers rubanés.
• ~ 2,4 Ga : photosynthèse continue : l’atmosphère commence à s’enrichir en oxygène : débuts de la Grande Oxydation (preuves : « sols » rouges avec du fer oxydé) : le taux va passer de rien (0 %) à environ 20 % aujourd’hui.
Les conditions sont alors propices à la respiration, mécanisme produisant beaucoup d’énergie et permettant les inventions évolutives : explosion du vivant et de la Biodiversité suite à une série d’inventions évolutives.
La respiration permet un vivant énergétiquement efficace et inventif (Évolution rapide)
Fondements
• Vers 2,0 Ga : apparition des cellules eucaryotes.
• Vers 1,5 Ga : reproduction sexuée → diversification génétique augmentée.
• Vers 1,0 Ga : organismes pluriciellulaires → spécialisation des cellules et adaptabilité des organismes à des environnements différents.
• Vers 540 Ma : coquilles et squelettes → début de l’ère fossilifère, beaucoup plus riche en traces et informations sur le monde vivant.
Les conditions sont alors propices à la prochaine colonisation des continents, dans la mesure à la couche d’ozone protectrice contre les rayons UV sera mise en place dans la stratosphère.
L’oxygénation de l’atmosphère entraîne la formation d’une couche d’ozone (O₃) dans la stratosphère. Cette couche d’ozone protège désormais la surface des rayons ultraviolets du Soleil. Les conditions deviennent compatibles avec la vie en dehors des océans. Les premiers organismes terrestres (micro-organismes, puis végétaux) commencent à coloniser les continents.
Permission de la couche d’ozone stratosphérique ; colonisation des continents par le vivant
• Vers 1,2 Ga : premières installations de végétaux primitifs sur l’estran (zone de balancement des marées).
• Vers 700-500 Ma : premiers sols biologiques (tapis microbiens).
• Vers 470 Ma : premières plantes terrestres voisines des Mousses.
• À la même époque des animaux (Arthropodes) laissent des traces de leurs pas sur l’estran.
• Vers 400 Ma : les Arthropodes colonisent les continents végétalisés : Milles-pattes, Araignées, Insectes primitifs.
• Vers 380 Ma : des Poissons amphibies pulmonés vivent sur le littoral (nageoire rigides ambulatoires et apparition des poumons) → Amphibiens puis Reptiles.
• Vers 320 Ma : invention de l’œuf à coquille : les Vertébrés deviennent indépendants du milieu aquatique avec les premiers Reptiles → deux lignées → (1) Mammifères + (2) Dinosaures dont la lignée à l’origine des Oiseaux (ou Dinosaures aviens).
• De 400 à 23 Ma : formation au fil du temps, du pétrole suite à la mauvaise décomposition des grandes quantités de plancton marin et d’algues, suite à la dynamisation du vivant (explosion du vivant).
• De 360 à 300 Ma : importante forêt du Carbonifère : origine du Charbon.
• Vers 66 Ma : crise biologique majeure : disparition des Ammonites et des Dinosaures s.str. (impact météoritique majeur) → diversification des Oiseaux et des Mammifères → lignée humaine → Homme moderne (Homo sapiens).
Les conditions sont alors propices à la colonisation de la Terre par les Homme qui par leurs activités industrielles et leur développement sont à l’origine de la crise de l’anthropocène qui se déroule actuellement.
Fondements
• Vers 7 Ma : premiers hominidés → plusieurs lignées (dont celle qui donnera les Chimpanzé) dont celle à l’origine des humains → Australopithèques (4,2 Ma à 2 Ma).
• Vers 2,8 Ma : premiers représentants du genre Homo (Homo habilis) en Afrique.
• Vers 1,9 Ma : Homo erectus sort de l’Afrique et colonise l’Eurasie ainsi que le Sundaland alors relié au continent.
• Vers 0,3 Ma : Homo sapiens apparaît en Afrique et colonie la Terre et visite la Lune, sonde le Système solaire proche. La sonde Voyager partie en 1977 est sortie du Système solaire.
Changements climatiques modernes et récents
• Au XVIIIe siècle : début de l’industrialisation → l’énergie fossile (charbon, pétrole) libère du CO2 → le taux passe un moins de 0,03% à désormais plus de 0,04% : effet de serre amplifié.
• Années 1960-70 : prise de conscience des changements climatiques.
• Fin des années 1990 : augmentation accélérée des températures globales.
• 2023 : rupture du tampon thermique, saut de +1,3 °C à +1,5°C d’excès moyen de la température globale de l’atmosphère : l’augmentation se poursuit.
• 28 octobre 2025 : l’ouragan Melissa dévaste la Jamaïque et les Antilles. Il est sur l’essentiel de son développement, le plus puissant jamais enregistré (vents soutenus de 295 km/h) et a produit une rafale de 406 km/h (mesurée 200 m au-dessus du sol). Née le 23 octobre 2025 près de l’Afrique aux îles du Cap Vert, la dépression s’est éteinte au nord des Bermudes, le 31 octobre 2025 et duré assez peu de temps. Un seul autre cyclone moderne approche ou égale sa puissance, mais surtout pour la longévité de la dépression : Dorian qui s’est déplacé des Antilles le 19 août 2019 (plein ouragan au large de la Floride) pour s’éteindre au Québec le 10 septembre.
Le bilan fait il y a plus de 10 ans a été conforté : responsabilité 100 %, problèmes confirmées, la mer monte et des îles disparaissent, nous avons gagnée 3°C en été dans le Sud de la France et Niort a battu en moins de 5 ans plusieurs fois son record maximal de 40°C en journée.
Il va falloir prévoir les risques et s’y adapter.

Ici fini le cours… dessous commence le sens et se trouve la frontière à dépasser

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Formation du système solaire et de la Terre initiale

Chaussidon (2019) rend compte de la chronologie de la formation du système solaire.

  • Chaussidon M. 2019 – Formation du Système solaire et de la Terre. – CNRS Éditions.
Essai de représentation de la proto-Terre (Gaia) lors de sa formation vers 4,8 Ga, par accrétion, avant le choc cataclysmique avec la proto-Lune (Theia) (4,5 Ga), astres qui donneront la Terre et la Lune – La Vie va pouvoir commencer peu après 4,0 Ga

Le grand impact : formation de la Terre et de la Lune

Les principes de l’origine de la Lune suite à un impact majeur sont rappelés par Thomas (2012). Ils ont été établis par Canup & Asphaug (2001) et affinés par Halliday (2008).

  • Canup R.M. & Asphaug E. 2001 – Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth’s formation. – Nature, 412 : 708-712.
  • Halliday A.N. 2008 – A young Moon-forming giant impact at 70-110 million years accompanied by late-stage mixing, core formation and degassing of the Earth. – Philosophical Transactions of the Royal Society, série A, 366 (1883) : 4163-4181.
  • Thomas P. 2012 – L’origine de la Lune. – Planet°Terre, 21 septembre 2012 → en ligne ➚ [PDF]

Atmosphère primitive d’origine volcanique

Kasting (2010) précise le rôle essentiel du volcanisme dans la formation de l’atmosphère primitive et le placement de la Terre dans la zone d’habitabilité.

  • Kasting, J. F. 2010 – Early Earth’s Atmosphere and Climate. – Science, 330 (6006) : 1333-1334.
  • Marty B. 2012 – The origins and concentrations of water, carbon, nitrogen and noble gases on Earth. – Earth and Planetary Science Letters, 313/314 : 56-66.

Zone d’habitabilité : la Terre et autres planètes candidates aux possibilité de Vie, l’exobiologie

  • [Grousson M. 2022] – Sur la planète rouge, deux rover en quête de vie. – CNRS, Le Journal, 21 septembre 2022 → en ligne ➚
  • [Pigenet Y. 2015] – Un système solaire plus habitable que prévu. – CNRS, Le Journal, 3 février 2015 → en ligne ➚
  • Thomas P. 2004 – L’eau sur Mars : le point des connaissances avant les nouveaux résultats des sondes Spirit, Opportunity et Mars Express. – Planet°Terre, 5 février 2004 → en ligne ➚ [PDF]

Origine de la Vie

Dossier : Pour la Science – Où est née la vie ? ➚

  • [Harmi M. 2023] – Traquer les origines de la vie. – CNRS, Le Journal, 19 septembre 2023 → en ligne ➚
  • [Lalonde S. 2025] – À la recherche des premières traces de vie sur Terre. – Planet°Terre, 13 février 2025, conférence (50 min.) → en ligne ➚
  • Pons M.L. 2014 – Serpentinisation océanique et vie primitive. – Planet°Terre, 28 janvier 2014 → en ligne ➚ [PDF]
  • Thomas P. 2007 – L’origine de la vie : les apports de la géologie et de l’astronomie. – Planet°Terre, 22 janvier 2007, présentation obsolète de l’époque → en ligne ➚ [PDF]
  • Thomas P. 2020 – L’origine de la vie sur Terre vue par un géologue : quoi de neuf depuis 2015 ? – Planet°Terre, 17 décembre 2020 → en ligne ➚ [PDF]

Stromatolithes, Cyanobactéries et Fers rubanés

Nous sommes en Australie au bord de la mer… ces Cyanobactéries microscopiques fabriques des roches bien caractéristiques : on en trouve certaines vieilles de 3,5 Ga.
Regarder dans le ciel, c’est regarder loin dans le temps… toutefois rester sur Terre et jadis c’est possible en Biologie-Géologie !
Exemples de sols rouges tels que ceux qui se sont formés sur nos continents dès 2,4 Ga prouvant l’oxydation du fer par l’atmosphère qui commence à se charger en Oxygène
©© bysa – Carla Antonini – Wikimedia commons
  • Galès G. 2024 – Stromatolithes, minerais de fer rubanés (BIF) et oxygénation de l’atmosphère précambrienne jusqu’au Grand Évènement Oxydant. – Planet°Terre, 7 mai 2024 → en ligne ➚ [PDF]
  • Thomas P. 2011 – Les fers rubanés (Banded Iron Formation) de l’Archéen de Barbenton, groupe de Fig Tree (-3,26 à -3,22 Ga), Afrique du Sud. – Planet°Terre, 10 octobre 2011 → en ligne ➚ [PDF]

La Grande Oxydation : l’oxygène dans l’atmosphère

Holland (2006) rend compte des mécanismes de la Grande Oxydation et de son origine sur la formation de la couche d’ozone stratosphérique.

  • Galès G. 2024 – Les enveloppes terrestres externes et leurs relations avec la biosphère au Protérozoïque. – Planet°Terre, 5 juin 2024 → en ligne ➚ [PDF]
  • [Galès G. 2025] – L’oxygénation de l’atmosphère et des océans. – Planet°Terre, 10 septembre 2025, conférence (54 min.) → en ligne ➚
  • Holland H.D. 2006 – The Oxygenation of the Atmosphere and Oceans. –
    Philosophical Transactions of the Royal Society, série B, 361 (1470) : 903-915.

Pluricellularité et origine de la sexualité

La plus ancienne algue pluricellulaire connue, Bangiomorpha pubescens, avait un mode de reproduction sexuel (Butterfield 2000).

Illustration de Poissons du Dévonien (419-359 Ma) extraite de l’ouvrage Nebula to Man (Joseph Smit)
  • Butterfield N.J. 2000 – Bangiomorpha pubescens, the First Eukaryotic Alga with Sexual Reproduction. – Nature, 403 (6769) : 505-509.

Développement de la végétation et des animaux sur les continents

Teyssèdre (2006) présente l’origine des premières formes de vie terrestre, dont Wellman & al. (2003) amènent les preuve géologiques. Jeram & al. (1990) présentent le plus ancien animal terrestre connu (~ 425 Ma), il s’agit de Pneumodesmus newmani, le « poisson » Tiktaalik rosae est étudié par Daeschler & al. (2006).

  • [Bettayeb K. 2025] – Et les plantes colonisèrent la terre ferme… – CNRS, Le Journal, 24 mars 2025 → en ligne ➚
  • Clack J.A. 2012 – Gaining Ground: The Origin and Evolution of Tetrapods. – Indiana University sPress : 544 pp.
  • Daeschler E.B., Shubin N.H. & Jenkins F.A. 2006 – A Devonian Tetrapod-like Fish and the Evolution of the Tetrapod Body Plan. – Nature, 440 : 757-763.
  • Jeram & al. 1990 – Oldest Air-Breathing Land Animals in the Silurian of Scotland. – Nature.
  • Langlois C. 2012 – Le développement de la végétation continentale de l’Ordovicien au Dévonien et ses conséquences géologiques. – Planet°Terre, 16 mai 2012 → en ligne ➚ [PDF]
  • [Madec C. 2018] – Des continents déjà habités il y a 3,2 milliards d’années. – Le magazine pour la Science, 11 septembre 2018 → en ligne ➚
  • [Nel A. 2022] – Comment les insectes ont conquis la Terre. – MNHN, Muséum → en ligne ➚
  • Teyssèdre P. 2006 – La conquête des continents par la vie. – CNRS éditions.
  • Wellman C.H. & al. 2023 – Age of the basal ‘Lower Old Red Sandstone’ Stonehaven Group of Scotland: the oldest reported air-breathing land animal is Silurian (late Wenlock) in age. – J. of the Geological Society, 181 : 1-7. → en ligne → (pdf) ➚

Cycles glaciaires et interglaciaires et cycles de Milankovitch

  • Levrard B. 2005 – Cycles de Milankovitch et variations climatiques : dernières nouvelles. – Planet°Terre, 27 septembre 2005 → en ligne ➚ [PDF]

L’augmentation moderne des gaz à effet de serre

  • [Cailloce L. 2016] – Le méthane en augmentation dans l’atmosphère. – CNRS, Le Journal, 12 décembre 2016 → en ligne ➚

L’Anthropocène : une ère ou une crise associée aux activités humaines et changements climatiques

Le terme et la notion d’Anthropocène sont fondés par Crutzen (2002).

Paru le 5 novembre 2025 – Dix ans après, un accord de Paris aux résultats mitigés

  • [Badin É, Delbecq D. & Demarthon F. 2014] – Changements climatiques : évidences et incertitudes. – CNRS, Le Journal, 27 janvier 2014 (première version le 15 septembre 2013) → en ligne ➚
  • [Bettayeb K. 2019] – Il faut respecter de toute urgence l’Accord de Paris. – CNRS, Le Journal, 14 novembre 2019 → en ligne ➚
  • [Cailloce L. 2021] – Ne l’appelez plus jamais Gulf Stream. – CNRS, Le Journal, 8 juin 2021 → en ligne ➚
  • [Cailloce L. 2025] – Des mégafeux américains qui polluent jusqu’en Europe. – CNRS, Le Journal, 3 octobre 2025 → en ligne ➚
  • Crutzen P.J. 2002 – Geology of Mankind. – Nature, 415 (23).
  • [Escalón S. 2021] – Biodiversité et climat : même combat. → en ligne ➚
  • [Escalón S. 2022] – Le réchauffement climatique en France s’annonce pire que prévu. – CNRS, Le Journal, 10 octobre 2022 → en ligne ➚
  • [Escalón S. 2023] – Climat : l’implacable état des lieux du Giec. – CNRS, Le Journal, 21 mars 2023 → en ligne ➚
  • [Grousson M. 2023] – L’origine humaine du réchauffement fait officiellement consensus depuis au moins 15 ans. – CNRS, Le Journal, 9 mars 2023 → en ligne ➚
  • [Grousson M. 2025] – Dix ans après, un accord de Paris aux résultats mitigés. – CNRS, Le Journal, 5 novembre 2025 → en ligne ➚
  • [Hautemulle G. 2023] – Au Svalbard, une expédition pour sauver la mémoire des glaciers. – CNRS, Le Journal, 4 avril 2023 → en ligne ➚
  • [Koppe M. 2016] – Climat : le temps des solutions ? – CNRS, Le Journal, 7 novembre 2016 → en ligne ➚
  • [Koppe M. 2022] – Nouveau rapport du Giec sur le climat : « la situation s’est significativement aggravée ». → en ligne ➚
  • Langlois C. 2024 – « L’Anthropocène n’existe pas », ou la collision de la rigueur scientifique et de l’urgence écologique et médiatique. – Planet°Terre, 2 mai 2024 → en ligne ➚ [PDF]
  • [Privé M. & Cailloce L. 2025] – Océan et climat : un équilibre fragile. – CNRS, Le Journal, 1er août 2025 → en ligne ➚
  • Thomas P. 2018 – L’Anthropocène, le regard et les réflexions d’un géologue. – Planet°Terre, 14 septembre 2018 → en ligne ➚ [PDF]

Recherches de solutions aux problèmes climatiques

  • [Bettayeb K. 2024] – CO₂ : faut-il capter pour décarboner ? – CNRS, Le Journal, 13 mai 2024 → en ligne ➚

Synthèses : niveau difficile mais utile en lecture d’ensemble

Les grandes lignes de l’origine de la Vie et des grandes transitions qui suivront dans le monde vivant sont donnés par Knoll (2015). Coppens (2010) en détaille la chronologie et l’évolution des formes fossiles.

Regarder dans le ciel, c’est regarder loin dans le temps… toutefois rester sur Terre et jadis c’est possible en Biologie-Géologie !
  • Coppens Y. 2010 – Le présent du passé au carré. La fabrication de la préhistoire. – éd. Odile Jacob, 17 mai 2010 : 240 pp.
  • Detay M. & Thomas P. 2018 – Les extrémophiles dans leurs environnements géologiques. Un nouveau regard sur la biodiversité et sur la vie terrestre et extraterrestre. – Planet°Terre, 13 juin 2018 → en ligne ➚ [PDF]
  • Gaillardet J. & al. 2006 –  Les climats passés de la Terre. – éd. Vuibert : 216 pp.
  • [Guilyardi É 2024] – L’éducation au changement climatique : une opportunité pour l’école. – CNRS, Le Journal, 26 septembre 2024 → en ligne ➚
  • Knoll A.H. 2015 – Life on a Young Planet: The First Three Billion Years of Evolution on Earth. – Princeton University Press : 296 pp.
  • [Rotaru M. 2005] – Variations cimatiques : durées, causes, preuves. – Planet°Terre, 21 juillet 2005 (1h16)
  • Thomas P. 2016 – La biosphère, un acteur géologique majeur. – Planet°Terre, 5 octobre 2016 → en ligne ➚ [PDF]
  • [Thomas P. 2020] – La biosphère, un agent géologique majeur. – Planet°Terre, 12 novembre 2020, conférence (1h22) → en ligne ➚
  • [Thomas P. 2020] – Le volcanisme, un acteur majeur de l’histoire de la Terre. – Planet°Terre, 19 novembre 2020 → en ligne ➚ [PDF]

Le cours en audio en 12 minutes environ

NB : ces audios ont été réalisé par IA : ainsi quelques approximations orales existent. Par exemple Ma : milliampères entendus sont des millions d’années

L’atmosphère primitive et introduction

Formation de l’hydrosphère et de l’atmosphère

Rôle de la tectonique dans la formation et le maintien dans l’atmosphère

Photosynthèse originelle : des cyanobactéries à la Grande Oxydation

Formation de la couche d’ozone stratosphérique, colonisation des continents

Les traces fossiles de la Vie : passage à l’ère fossilifère : arrivée des humains

Réchauffement climatique global et enjeux de la climatologie actuelle

  1. En effet depuis la moitié du XXe siècle, l’utilisation de certains produits chimiques, utilisés par exemple dans des aérosols (laque pour les cheveux, parfums…) ou pour la réfrigération (gaz de frigos…), avaient pour conséquence de détruire l’ozone stratosphérique. Un trou de plus en plus grand se formaient à chaque pôle. Des décisions internationales interdisant ces produits dangereux pour l’ozone ont permis la lente reconstitution de la couche aux pôles : le trou est en train de se réduire car l’ozone fabrique naturellement (orages par exemple : O2 -> O3). ↩︎

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