III. Les temps PréCambriens : Relation entre biosphère et géosphère

Comme nous l'avons vu, sur le calendrier géologique, le Précambrien représente 90% de l'histoire de notre planète. C'est d'ailleurs à cette période que la terre s'est différenciée des autres planètes.

A. Différenciation de l'atmosphère et de l'hydrosphère

L'atmosphère de la Terre possède une origine interne qui est liée au dégazage de la planète. Ce dégazage est à 85% responsable de l'apparition de l'atmosphère riche en eau, en dioxyde de carbone et en diazote.

La Terre a une condensation d'eau importante, grâce aux conditions de température, ce qui a entraîné la naissance d'océans. La formation de ces océans est apparue très rapidement dans l'histoire de la Terre.

La géosphère s'est différenciée de la formation de masses continentales grâce à la dynamique interne de la Terre (500 à 600 millions d'années après la formation de la Terre)
L'atmosphère formée est riche en CO₂  (donc effet de serre et augmentation de la température »30°C) mais pas en O₂
L'hydrosphère s'est formée grâce à des conditions de température favorables à la condensation des eaux
La biosphère ne s'est pas encore formée

B. Apparition de la vie

1. Naissance d'une chimie du vivant

Deux approches différentes mais complémentaires ont été utilisées afin d'étudier l'apparition de la vie:

Une approche conceptuelle : La théorie d'Oparin-Hadane (1930)

On sait que lors de la formation de la Terre, il s'est établi une relation entre la Terre et le soleil. Pour Oparin et Hadane, cette réaction n'est autre qu'une réaction chimique. Ils pensent que la composition de l'atmosphère est à l'origine de la vie. Selon eux, le développement de la vie a été possible grâce à deux principaux éléments : la composition chimique de la Terre(Carbonne, Hydrogène, Oxygène, Azote) et l'énergie du soleil.

Une approche expérimentale : Expérience de Miller

Miller a simplement utiliser les principes de la théorie d'Oparin-Hadane afin de vérifier grâce à une activité expérimentale leurs propos. Pour cela, il mît dans un réacteur (outil pour pouvoir travailler dans le vide) un modèle gazeux réducteur (CH₄, NH₃ : composé uniquement d'éléments présents sur Terre à l'époque) qu'il soumit à des décharges électriques, qui représentent la réaction Terre-Soleil. A la fin de l'expérience, il obtint différents acides aminés ainsi que des composés organiques typiques des êtres vivants appelés "soupe primitive"

 On émet aussi quelques autres hypothèses :

• Hypothèse extraterrestre

C’est une autre origine ou une origine complémentaire pour l’existence des briques élémentaires de la vie.

• Hypothèse sous-marine

Les sources hydrothermales (à proximité des dorsales océaniques) sont susceptibles d’avoir donné naissance à des composés prébiotiques.

2. Exemples d'une forme de vie

La vie est apparue il y a 3,5 Ga. Les cyanobactéries, algues bleues (l'une des première forme de vie), sont des cellules procaryotes qui possèdent de la chlorophylle et qui sont donc capable, grâce à la photosynthèse, de produire de la matière organique.

C. Evolution de l'atmosphère terrestre : preuve de l'évolution de la vie

1. Apparition du dioxygène

Grâce à l'étude des couches géologiques, on a observé que dès 3 Ga, il y a eu formation de stromatolites (calcaires). Ces formations sont la conséquence de l'activité des bactéries (et cyanobactéries) vivant à la surface. On sait aussi que les cyanobactéries possèdent la photosynthèse; cela entraine donc la production de dioxygène.

D'après certaines études, on a constaté que les dépôts marins, riches en oxyde de fer et apparus il y a 3,8 Ga, ont augmenté jusqu'à il y a 500 Ma. Sachant que le fer n'est soluble que dans les eaux pauvres en dioxygène, on peut donc affirmer que c'est la présence de dioxygène qui a fait précipiter le fer au moment de son contact avec l'eau.

Plusieurs éléments confirment donc l'apparition de dioxygène il y a à peu près 3,5 Ga

2. Conséquence sur l'atmosphère

Apparition d'un nouveau métabolisme à partir de –1,5 Ga : la respiration puisque la quantité de dioxygène était assez suffisante

• L'oxygène est produit par les autotrophes et consommé par les hétérotrophes : l'écosystème est en équilibre.

• Le dioxyde de carbone (CO₂) ne varie pas.

• La teneur en oxygène n'a cessé d'augmenter jusqu'à ce qu'elle atteigne un certain niveau afin qu'il y ait pu avoir la transformation partielle en Ozone.

L'évolution biologique et l'évolution géologique sont complémentaires. Durant la première lmoitié du précambrien, l'activité photosyntétique des bactéries a eu deux conséquences majeures :

Une production de dioxygène importante qui s'accumule dans l'atmosphère, puis formation de la couche d'ozone

• Le blocage du CO₂ dans les sédiments par précipitation et fixation dans la biomasse. La fossilisation de celle-ci va donc permettre une production importante d'O₂