252 millions d’années plus tard, les scientifiques percent le mystère de la plus grande extinction de la Terre : pourquoi nos plages sont couvertes de coquillages

Un travail de chercheurs américains montre comment une extinction vieille de 252 millions d’années a façonné les coquillages que nous ramassons aujourd’hui sur les plages, et alerte sur le climat actuel.

Une étude menée par l’université américaine Stanford, publiée début juillet dans la revue scientifique Proceedings of the National Academy of Sciences, revisite la plus grande extinction de l’histoire de la Terre et explique, chiffres à l’appui, pourquoi nos océans regorgent aujourd’hui de moules, palourdes et escargots de mer plutôt que d’anciens animaux marins oubliés. Le journal en ligne de Stanford présente aussi ces travaux comme un avertissement direct face au réchauffement climatique en cours.

Une extinction colossale qui a remodelé les océans

Il y a environ 252 millions d’années, à la frontière entre le Permien et le Trias, la planète a connu un épisode cataclysmique souvent surnommé la « Grande Mort ». Selon Stanford, près de 96 % des espèces marines et environ 70 % des animaux terrestres ont alors disparu.

Les fonds marins d’avant la crise étaient dominés depuis près de 280 millions d’années par des groupes aujourd’hui largement méconnus :

• les brachiopodes, animaux à coquille qui ressemblent vaguement à des palourdes,
• les crinoïdes ou « lis de mer », cousins lointains des étoiles de mer,
• d’autres animaux vivant fixés ou enfouis dans les sédiments.

Après l’extinction, ces anciens maîtres des fonds océaniques sont presque rayés de la carte. À l’inverse, environ la moitié seulement des mollusques – dont les bivalves (palourdes, moules, coques…) et les escargots de mer – disparaît. Les survivants, rejoints par les poissons et d’autres animaux mobiles comme les oursins, prennent alors leur essor et finissent par dominer durablement les mers.

Les coquillages que l’on ramasse l’été sur le sable sont les héritiers directs des survivants de la plus grande extinction de l’histoire de la Terre.

Aujourd’hui, il reste environ 400 espèces de brachiopodes, contre entre 10 000 et 15 000 espèces de bivalves, précise l’équipe de Stanford. Le basculement est aussi spectaculaire, selon les chercheurs, que la disparition des dinosaures non aviens qui a ouvert la voie au succès des mammifères.

Le rôle clé du métabolisme : pourquoi certains ont survécu

L’étude, dirigée par l’ancien doctorant Jose Andres Marquez dans le laboratoire du professeur Erik Anders Sperling, se distingue par sa méthode. Pour la première fois, elle combine des données biologiques détaillées sur des groupes fortement décimés, comme les brachiopodes, et sur les grandes familles qui ont mieux résisté, comme les bivalves et les poissons.

Les chercheurs identifient une différence majeure : la capacité du métabolisme à supporter une eau plus chaude et moins oxygénée. Le métabolisme désigne l’ensemble des réactions chimiques qui permettent à un organisme de produire de l’énergie et de rester en vie.

Avant la « Grande Mort », la faune marine du Paléozoïque était largement composée d’animaux lents, souvent fixés au fond, filtrant l’eau pour se nourrir : brachiopodes, lis de mer, certains coraux et anémones. Après la crise, ce sont des animaux plus actifs qui prennent le dessus : poissons, escargots mobiles, oursins, bivalves fouisseurs ou nageurs.

Pour tester leur hypothèse, les scientifiques ont réalisé une série d’expériences. Ils ont collecté des brachiopodes vivants dans les îles San Juan, au large de l’État de Washington, aux États-Unis, où ces animaux sont encore relativement fréquents. Ils ont également rassemblé un large échantillon d’espèces marines modernes.

En station de terrain puis en laboratoire, ils ont mesuré la consommation d’oxygène de chaque organisme à différentes températures d’eau. Quand l’eau se réchauffe, le métabolisme s’accélère, ce qui accroît les besoins en oxygène.

Les animaux du Paléozoïque toléraient mieux le manque d’oxygène à basse température, mais voyaient leurs besoins exploser dès que l’eau se réchauffait, au point de ne plus suivre.

Les résultats montrent que ces anciens animaux pouvaient vivre avec moins d’oxygène que beaucoup d’espèces modernes. Mais dès que la température augmentait, leurs besoins en oxygène grimpaient beaucoup plus vite que ceux des espèces actuelles, plus musclées et mieux équipées sur le plan respiratoire.

Les bivalves, par exemple, ont des corps plus grands et une « patte » musculeuse qui leur permet de s’enfouir et de se déplacer. Ce mode de vie demande plus d’énergie, donc plus d’oxygène en temps normal. Mais ces mêmes muscles et des branchies efficaces leur donnent une marge de manœuvre supérieure quand la température monte.

Interrogé par le média de Stanford, Erik Anders Sperling va jusqu’à lancer une image parlante : « C’est pour cela que nous mangeons de la soupe de palourdes et pas de soupe de brachiopodes », en soulignant que ces derniers ont très peu de chair.

Volcans, gaz à effet de serre et océan asphyxié

D’où venaient ces conditions extrêmes ? L’équipe rappelle que la « Grande Mort » a été précédée par d’énormes éruptions volcaniques qui ont injecté des quantités massives de dioxyde de carbone (CO₂) et de méthane dans l’atmosphère. Résultat : un réchauffement brutal du climat et une baisse de l’oxygène dissous dans l’océan.

Ces conclusions s’appuient sur des travaux antérieurs de Princeton et Stanford, publiés en 2018, qui pointaient déjà le duo réchauffement-perte d’oxygène comme moteur principal de l’extinction. La nouvelle étude, en intégrant la physiologie d’animaux paléozoïques comme les brachiopodes, confirme et précise ce scénario.

L’acidification de l’océan, liée elle aussi à l’accumulation de CO₂, a sans doute ajouté un stress supplémentaire en rendant la fabrication des coquilles plus difficile. Les chercheurs estiment toutefois que cet effet a pesé moins lourd que la hausse des températures et la raréfaction de l’oxygène.

Pour les auteurs, le « clou final dans le cercueil » de la grande extinction permienne reste la combinaison réchauffement rapide – appauvrissement en oxygène, déclenchée par un gigantesque afflux de gaz à effet de serre.

Une mise en garde directe pour les océans d’aujourd’hui

Le parallèle avec la situation actuelle traverse toute l’analyse. Les conditions océaniques qui précédaient la « Grande Mort » ressemblaient, selon Stanford, à celles que la Terre a connues pendant des millions d’années avant l’ère industrielle : une eau relativement fraîche et bien oxygénée. Puis un afflux massif de CO₂ a tout changé.

Le professeur Sperling résume l’enjeu : la plus grande extinction de tous les temps a débuté à partir d’un état proche de celui des océans modernes, avant l’augmentation rapide des émissions humaines de gaz à effet de serre. Pour lui, comprendre la réaction de la Terre et de ses écosystèmes à l’époque peut éclairer ce qui attend nos mers.

Les projections climatiques les plus pessimistes évoquent des niveaux de réchauffement comparables, à terme, à ceux du Permien-Trias. À l’époque, les températures globales auraient augmenté de 8 à 12 °C en quelques milliers d’années. D’après les scénarios mis en avant par Stanford, notre planète pourrait gagner entre 1,5 et 4 °C d’ici 2100 par rapport à l’ère préindustrielle, en seulement un à deux siècles.

Les chercheurs insistent : si les océans continuent de se réchauffer et de s’appauvrir en oxygène, certaines espèces modernes pourraient se retrouver face à des contraintes semblables à celles qui ont anéanti la faune du Paléozoïque.

Le pire scénario climatique nous rapproche des niveaux de réchauffement qui ont déclenché la « Grande Mort », même si la montée des températures se joue sur un laps de temps bien plus court.

Une différence majeure reste le rythme. Ce qui s’est produit en quelques millénaires se déroule aujourd’hui en quelques décennies. Les systèmes vivants ont théoriquement moins de temps pour s’adapter ou se déplacer, ce qui accentue les risques de déséquilibre massif des écosystèmes marins.

Ce que cela signifie pour un lecteur en France

Les travaux cités par Stanford concernent des océans anciens et des sites situés surtout en Amérique du Nord. Mais les mécanismes physiques qu’ils décrivent – réchauffement de l’eau, baisse de l’oxygène, acidification – sont universels et concernent directement les mers qui baignent la France, de la Manche à la Méditerranée.

En France, les suivis océanographiques menés par des organismes comme l’Ifremer ou Météo-France montrent déjà :

• une hausse progressive de la température de surface des mers,
• des épisodes d’eaux très chaudes, notamment en Méditerranée,
• des zones localisées où l’oxygène se fait plus rare, notamment près des côtes ou dans certaines couches profondes.

Le principe est le même qu’au Permien : une eau plus chaude contient moins d’oxygène et accélère le métabolisme des animaux, augmentant leurs besoins en oxygène. Si l’apport ne suit pas, les espèces les plus sensibles peuvent décliner. Les coquillages qui nourrissent la conchyliculture française – huîtres, moules, coques – se trouvent ainsi au cœur de cette problématique, tout comme les poissons pêchés au large de la Bretagne ou de la côte basque.

Les autorités françaises ne disposent pas d’un « équivalent direct » de ces études paléontologiques, mais elles s’appuient sur des programmes de surveillance et des évaluations scientifiques pour adapter la gestion des pêches, protéger certaines zones marines ou limiter d’autres pressions (pollution, surpêche) qui se combinent au réchauffement.

Quelques repères pour mieux comprendre

Que sont exactement les brachiopodes ?

Les brachiopodes sont des animaux marins à coquille, extérieurs semblables à ceux de certaines palourdes mais organisés différemment à l’intérieur. Ils vivent souvent fixés au fond, filtrant l’eau pour se nourrir. Très abondants dans les océans anciens, ils sont aujourd’hui beaucoup plus discrets.

Pour un promeneur français, les brachiopodes restent surtout visibles à travers les fossiles présents dans certaines roches, alors que les bivalves remplissent les étals des marchés et les assiettes de fruits de mer.

Quels risques pour la vie marine actuelle ?

Sans extrapoler au-delà des données disponibles, les chercheurs de Stanford soulignent un point : les espèces dont le métabolisme supporte mal la chaleur et le manque d’oxygène risquent d’être les premières victimes dans des océans en réchauffement.

Dans la pratique, des épisodes de mortalité estivale de poissons ou de coquillages observés dans certaines lagunes ou estuaires peuvent déjà résulter de combinaisons d’eau chaude, d’oxygène bas et parfois de pollution organique. Ces événements n’ont évidemment pas l’ampleur des extinctions anciennes, mais ils illustrent des mécanismes similaires à une échelle locale.

Les travaux de Stanford, financés notamment par la National Science Foundation américaine, la NASA, la Palaeontological Association et le Stanford Woods Institute for the Environment, vont se poursuivre sur d’autres groupes d’animaux marins. L’objectif annoncé est de mieux cerner comment réchauffement, baisse d’oxygène et acidification interagissent, alors que ces trois phénomènes s’intensifient dans les océans actuels.

Pour l’instant, les scientifiques insistent sur un message double : les projections les plus sombres rapprochent la planète de conditions qui ont déjà provoqué un désastre biologique, mais la fenêtre pour freiner les émissions et limiter le réchauffement reste ouverte. L’histoire de la « Grande Mort » rappelle simplement ce qui peut advenir lorsque les océans franchissent certains seuils physiques.