Stromatolithes et cyanobactéries primitives
« Stromatolithe » désigne une structure, souvent calcaire et en forme de boule, qui se développe en milieu aquatique peu profond. Les stromatolithes sont produits conjointement par des colonies de cyanobactéries et la sédimentation, de telle manière qu’ils sont constitués par une alternance de deux feuillets : couche de bactéries / couche sédimentaire / couche de bactéries / ...
Les plus anciens stromatolithes datent de plus de 3 milliards d’années (Précambrien), une période charnière pour la planète et le développement de la vie. À cette époque, les cyanobactéries étaient l’unique forme de vie ou la forme très dominante. Aujourd’hui plutôt associées à des pollutions aquatiques (phénomènes d’eutrophisation), elles ont eu un rôle majeur dans l’évolution des conditions aquatiques et atmosphériques et contribué à l’expansion des formes de vie sur Terre.
En effet, les cyanobactéries réalisent la photosynthèse, qui a eu deux principales conséquences. D’une part, les océans alors très acides sont délestés d’une large part de dioxyde de carbone, conduisant à une désacidification. D’autre part, le dioxygène produit a sans doute contribué à créer notre atmosphère riche en dioxygène et la couche d'ozone. Ces deux facteurs ont permis le développement d'une vie terrestre et océanique plus complexe.
Aujourd’hui, les stromatolithes « vivants » sont plus rares, mais il existe des endroits dans le monde qui en abritent encore en développement actif (baie Shark en Australie, golfe Persique, Patagonie, ...).
Stromatolithes auvergnats
En Auvergne (particulièrement dans l’Allier et en Combraille), les stromatolithes rencontrés sont des fossiles. Ils se sont développés plus tardivement, lors de l’Oligocène (de -34 Ma à -23 Ma). Durant cette période, la Limagne est entièrement recouverte d’eau, formant ainsi un lac chaud et peu profond (le lac de Limagne) dans lequel les cyanobactéries se sont développées et ont pu former des stromatolithes de taille importante.
Dans des cas particuliers, les stromatolithes peuvent mouler un support d’origine végétale ou minérale sur lequel les cyanobactéries ont crû. L’exemple le plus spectaculaire est le « stromatolithe aux deux palmiers » (voir photo ci-dessous). On peut imaginer deux palmiers poussant au bord du Lac de Limagne à la fin de l'Oligocène. Une montée du niveau des eaux du lac a tué ces derniers et les terminaisons de leurs stipes (faux troncs) ont servi de support aux cyanobactéries qui, après des dizaines de milliers d’années, ont déposé plusieurs décimètres de calcaire autour des stipes. Au fil du temps, la matière végétale s’est décomposée, laissant apparaître leur relief sous forme d’un moulage en négatif.
Source : Planet-Terre, ENS Lyon. Droits réservés - © 2007 Pierre Thomas
Les stromatolithes de l’aire de repos
Ce que vous avez sous les yeux n’est pas aussi spectaculaire mais reste tout à fait remarquable : ici, ce sont des structures en grand nombre, de taille modeste qui ont été moulées. La présence de deux stromatolithes similaires est très intéressante : l’un d’eux permet d’avoir une vue « en coupe » des structures stromatolithisées tandis que l’autre laisse deviner les structures sur leur longueur.
Questions
Au waypoint « Stromatolithe 1 » :
1. Quel est le diamètre interne de ces trous ?
2. Autour des trous, on distingue très bien les différents feuillets concentriques dus aux différentes générations de cyanobactéries et aux dépôts sédimentaires intermédiaires. En incluant le trou central, quel est le diamètre des colonnes ainsi formées ?
Au waypoint « Stromatolithe 2 » :
3. Quelle est la longueur moyenne des colonnes ?
4. Observez les parties latérales du stromatolithe (perpendiculaires au sol). Quel légume cela vous évoque-t-il ?
Général et compréhension du listing :
5. Les cyanobactéries fossiles que vous avez sous les yeux sont-elles responsables de l’oxygénation de l’atmosphère du Précambrien ? Pourquoi ?
6. Laissez parler votre imagination et votre créativité : que pouvaient être ces structures avant d’être moulées par les cyanobactéries ?
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Stromatoliths and primitive cyanobacteria
“Stromatolith” stands for a ball-shaped rock, usually made of limestone, which forms in shallow water. Stromatoliths are jointly built by colonies of cyanobacteria and sedimentation. Thus, they show alternating layers: bacteria layer / sedimentary layer / bacteria layer / …
The oldest stromatoliths age from more than 3 billion years (Precambrian), a pivotal period for the planet and the development of life. At that time, cyanobacteria were the only or the highly dominant form of life. Today rather associated with water pollution (eutrophication), they had a major role for the evolution of aquatic and atmospheric conditions and contributed to the expansion of varied forms of life on Earth.
Indeed, cyanobacteria carry out photosynthesis, which had two main consequences. On one hand, a large part of carbon dioxide was removed from the highly acidic oceans, leading to de-acidification. On the other hand, produced oxygen has undoubtedly contributed to the constitution of our oxygen-rich atmosphere and the ozone layer. These two factors have allowed the development of more complex life on earth and in the oceans.
Today, “alive” stromatoliths are rarer, but they can be found actively developing at diverse places (Shark Bay in Australia, Persic gulf, Patagonia …).
Stromatoliths in Auvergne
In Auvergne (particularly in the Allier and Combraille), stromatoliths are found as fossils. They developed later, during the Oligocene (from -34 to -23 My). During this period, Limagne is completely covered with water, forming a warm, shallow lake (lake of Limagne) in which cyanobacteria have developed and could form large size of stromatoliths.
In special cases, stromatoliths can mold a vegetable or mineral substrate on which the cyanobacteria grew. The most spectacular example is the “stromatolith with two palm trees” (see picture below). Imagine two palm trees growing on the lake of Limagne edge at the end of Oligocene. A level rise of the lake has killed them and the termination of their trunks acted as a support for cyanobacteria. After tens of thousands years, they compiled several decimeters limestone around the trunks. Over time, the plant matter decomposed, revealing their shape as a negative mold.
Source : Planet-Terre, ENS Lyon. Droits réservés - © 2007 Pierre Thomas
Autostop stromatoliths
What you see here is not as spectacular but is still remarkable: numerous small structures were molded. The presence of two similar stromatoliths is very interesting: one of them gives a “sectional” view of stromatolized structures while the other shows the structures along their length.
Questions
At “Stromatolithe 1” coordinates:
1. What is the internal diameter of these holes?
2. Around the holes, you can clearly see the concentric sheets due to different generations of cyanobacteria and intermediate sedimentary deposits. Including the central hole, what is the diameter of the columns formed?
At “Stromatolithe 2” coordinates:
3. What is the average length of the columns?
4. Observe the stromatolith sides (perpendicular to the ground). What vegetable does that bring to your mind?
General and listing understanding:
5. Could the fossil cyanobacteria that you can see here be responsible for the oxygenation of the atmosphere of the Precambrian? Why?
6. Free your imagination and your creativity: what could be that these structures before being molded by cyanobacteria?
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