Les plantes ont pris de sérieux coups de soleil il y a 250 millions d’années : que s’était-il passé ?

L’étude de grains de pollen datant de la crise biologique du Permien a révélé que les plantes possédaient d’une sorte d’écran solaire. Cela suppose que la couche d’ozone était alors quasi inexistante. Cette situation aurait participé à cette extinction de masse il y a 250 millions d’années.

La fin du Permien, il y a 250 millions d’années, est marquée par une extinction de masse particulièrement dramatique : 80 % des espèces marines et terrestres disparaissent en effet à la suite d’un bouleversement climatique majeur. Il est désormais admis que la cause principale de cette modification de l’environnement est l’éruption d’un gigantesque complexe volcanique connu sous le nom de trapps de Sibérie.

En émettant dans l’atmosphère une quantité phénoménale de gaz carbonique, cette activité volcanique a engendré un important effet de serre qui s’est accompagné d’un réchauffement global et rapide, probablement le plus catastrophique dans l’histoire de la Terre. Les effets secondaires d’une telle modification du climat ont entraîné ainsi une perte significative de la biodiversité, dans l’ensemble des milieux.

Comprendre l’enchaînement dramatique des événements lors de la crise du Permien est aujourd’hui essentiel pour essayer d’anticiper les effets du réchauffement climatique actuel.

Des grains de pollens équipés d’un écran solaire

C’est ainsi en étudiant des grains de pollens que des chercheurs ont identifié un autre effet de ce déséquilibre atmosphérique lié aux éruptions volcaniques à la fin du Permien. Cette période est en effet caractérisée par une intrigante quantité de spores et de grains de pollens malformés. En étudiant de plus près ces fossiles de plantes, les scientifiques se sont rendu compte qu’ils possédaient en outre une sorte « d’écran solaire ». Il s’agit de composés phénoliques, une famille de molécules organiques issues du métabolisme secondaire des plantes. Certains ont la particularité d’absorber les rayonnements UV-B. Or, il apparait que ces composés sont présents en concentrations bien plus importantes sur la période couvrant la fin du Permien, qui correspond au pic de l’activité volcanique.

Pour les scientifiques, la présence de ces composés « écran solaire » dans les grains de pollens est le signe que le règne végétal a dû faire face à cette époque à une augmentation dramatique des irradiations UV. Or, en temps normal, ce qui nous protège contre ce type de rayonnement extrêmement mutagène est la couche d’ozone. Il semblerait donc que la crise du Permien ait été associée à un effondrement de ce bouclier protecteur présent dans l’atmosphère. Leurs résultats sont publiés dans la revue Science Advances.

Un effondrement de la couche d’ozone à la fin du Permien

La surface terrestre se serait ainsi retrouvée bombardée par les radiations UV-B. Parmi les organismes les plus exposés, les plantes et notamment leurs organes reproducteurs comme le pollen. Le risque pour ces espèces est de subir des mutations dommageables entraînant la stérilité, faisant courir le risque de la disparition de l’espèce. Pour se protéger, les plantes ont donc développé une protection solaire anti-UV-B par l’intermédiaire des composés phénoliques. Un mécanisme de défense donc qui nous permet de savoir que la couche d’ozone ne devait alors plus remplir son rôle.

Les effets de ces hauts niveaux d’UV-B semblent d’ailleurs avoir impacté de façon profonde et durable l’ensemble du système terrestre. La réduction de la biomasse résultant de ce stress élevé aux UV-B aurait notamment impacté le stockage du carbone, renforçant encore un peu le réchauffement climatique. De plus, si la production d’une plus grande quantité de composés phénoliques dans les tissus des plantes les ont aidés à se protéger des radiations nocives, cela a négativement impacté d’autres êtres vivants. Une forte concentration rend en effet les plantes moins digestibles, ne faisant qu’accroître les difficultés des herbivores à survivre dans un milieu déjà relativement hostile.