Après l’extinction de masse d’il y a 201 millions d’années, les fougères en Europe ont alimenté d’immenses incendies

Une nouvelle étude montre que les fougères qui ont colonisé l’Europe après l’extinction de masse survenue il y a 201 millions d’années ont servi de combustible à des incendies gigantesques. Ces savanes de fougères ont brûlé à répétition pendant des dizaines de milliers d’années.

Ce résultat attribue au feu un rôle bien plus central dans l’une des pires crises biologiques de l’histoire de la Terre. Les incendies dégageaient l’espace au profit des fougères, et l’expansion des fougères rendait l’épisode suivant encore plus probable. Ce cercle vicieux a maintenu le nord-ouest de l’Europe noirci et sans arbres durant des millénaires.

Quand les forêts se sont effondrées

La crise s’est enclenchée avec un volcanisme d’une ampleur rarement égalée. Du magma a envahi la croûte au moment où la Pangée, le supercontinent, a commencé à se disloquer. Les éruptions auraient relâché environ 10000 milliards de tonnes de dioxyde de carbone.

Les températures mondiales ont augmenté d’environ 5 à 10 0°C. Les forêts de conifères qui recouvraient une grande partie de la région ont alors dépéri. Les fougères ont pris place dans ce paysage dévasté et s’y sont durablement installées.

De nouveaux travaux menés par des géologues de l’Université d’Utrecht éclairent à la fois les raisons de cette réussite des fougères et la chaîne d’évènements qu’elle a déclenchée. Le professeur Bas van de Schootbrugge, co-auteur principal de l’article, analyse la façon dont le vivant a réagi à d’anciennes crises de type effet de serre.

Dans un e-mail adressé à Earth.com, Van de Schootbrugge a résumé ce qui rend les fougères si performantes en phase de recolonisation 0: « 0En bref, les fougères peuvent envahir rapidement des paysages perturbés qui ont été détruits par le feu, et s’accommoder de sols modifiés ou même de l’absence de sol. 0»

Des décennies d’analyses de pollen avaient déjà établi cette prise de pouvoir végétale. En revanche, l’importance exacte du feu restait impossible à quantifier. Des débris carbonisés dans les roches suggéraient des épisodes de combustion, et des recherches antérieures avaient associé la hausse de l’activité incendiaire au recul des forêts.

Pour avancer, l’équipe a prélevé des échantillons dans quatre carottes de forage couvrant le nord-ouest de l’Europe. La plus profonde, forée récemment en Angleterre, descend à environ 640 mètres sous la surface.

Une zone sombre dans quatre carottes

L’étude des incendies anciens repose surtout sur deux approches. Les chercheurs peuvent compter le charbon fossile dans les sédiments, et mesurer des molécules suieuses formées dans la fumée des feux de végétation avant de retomber.

Aucune de ces méthodes n’est parfaite. Les fragments de charbon se brisent au cours de l’enfouissement, ce qui peut gonfler artificiellement les décomptes. Quant aux molécules issues de la fumée, elles peuvent voyager loin des flammes, ou ne pas se conserver dans la roche.

L’équipe a donc choisi un indicateur plus direct. Au microscope, la couleur des pollens et spores fossiles variait fortement dans les couches déposées durant l’extinction. Les échantillons anciens, profondément enfouis, apparaissaient clairs. Les grains correspondant à l’extinction, eux, étaient presque noirs.

Ce constat va à l’encontre de ce qu’on attend habituellement. En général, la matière végétale enfouie s’assombrit avec la profondeur, sous l’effet de la chaleur souterraine 0: les matériaux les plus anciens devraient donc être les plus sombres. Or, au-dessus de la couche d’extinction, la teinte redevenait jaune pâle.

Cette phase d’assombrissement surgissait au même moment dans les quatre carottes, malgré des bassins aux trajectoires géologiques très différentes. L’enfouissement ne pouvait donc pas suffire à l’expliquer. Les spores de fougères et le pollen de conifères noircissaient dans des proportions comparables, ce qui écartait l’idée d’un phénomène propre à un seul groupe végétal.

Van de Schootbrugge a déclaré à Earth.com 0: « 0La plus grande surprise, c’est la cohérence des données d’un site à l’autre. 0»

L’équipe dispose aussi d’indices plus sommaires d’une bande sombre similaire sur environ une douzaine d’autres sites en Europe. Cela renforce l’idée d’un signal continental plutôt que d’une anomalie locale.

Des spores chauffées en laboratoire

Il fallait confronter cette signature à une hypothèse testable. Des collaborateurs ont chauffé, dans des conditions contrôlées, des spores d’un lycopode actuel, puis suivi l’évolution de leur couleur selon la température.

Interrogé par Earth.com, Van de Schootbrugge a décrit l’expérience 0: « 0En plaçant des spores dans un four et en les chauffant à différentes températures, nous avons reproduit les mêmes effets d’assombrissement que ceux observés il y a 200 millions d’années. C’est toujours satisfaisant de voir qu’un phénomène aussi ancien peut être reproduit en laboratoire, dans des conditions contrôlées. 0»

Les grains fossiles correspondaient aux valeurs obtenues avec des feux de surface 0: des flammes qui se propagent rapidement dans une végétation basse, plutôt que des incendies très intenses gagnant la canopée d’une forêt. Les chercheurs ont quantifié la couleur, et l’explication par le feu est celle qui, selon eux, s’accorde le mieux avec les observations.

Pour mesurer le degré de noircissement, rien de sophistiqué n’était nécessaire. Une caméra fixée sur un microscope optique enregistre les valeurs rouges, vertes et bleues de chaque grain, ensuite converties en un seul indice de gris. L’équipe a produit 15000 mesures de ce type.

La zone sombre coïncidait avec l’explosion des fougères, l’extinction, et les maxima de charbon et de molécules de fumée. Une étude de 2010, menée dans l’est du Groenland, avait montré une hausse des incendies à mesure que des feuilles étroites et plus inflammables remplaçaient des feuilles larges. Les nouvelles données prolongent ce schéma bien au-delà d’une seule région.

Les fougères comme combustible

Les fougères forment des tapis denses et bas, qui, une fois secs, se rapprochent d’un matériau d’allumage. Certaines espèces deviennent aussi suffisamment hautes pour porter les flammes vers le haut, jusque dans ce qui reste debout. « 0Quand les fougères se dessèchent, ces tapis épais constituent le combustible idéal pour déclencher des incendies massifs 0», a affirmé Van de Schootbrugge.

Et le feu les freine à peine. Les frondes partent en fumée, mais les tiges souterraines survivent et relancent la repousse. Les végétaux plus lents ne bénéficient pas d’une telle avance.

Ainsi, chaque incendie renforçait la domination des fougères, et cette domination ajoutait du combustible pour l’incendie suivant. La période dominée par les fougères aurait duré entre 4000 et 30000 ans.

Le climat a entretenu la mécanique. De longues sécheresses desséchaient les tapis. Les pluies extrêmes qui suivaient arrachaient les sols brûlés et les entraînaient vers les bassins côtiers.

Une analyse distincte, réalisée sur l’une des mêmes carottes allemandes, a mis en évidence la persistance de mercure d’origine volcanique et de spores de fougères déformées pendant plus d’un million d’années après les évènements.

Un avertissement pour les paysages modernes

Depuis des années, l’idée d’incendies de grande ampleur à la fin du Trias circulait. Mais personne n’en démontrait l’étendue. Les grains noircis l’établissent simultanément sur quatre sites et indiquent que la végétation ayant remplacé les forêts alimentait elle-même les flammes.

Cette association a des équivalents actuels. Questionné par Earth.com sur les parallèles modernes, Van de Schootbrugge a cité des cas contemporains 0: « 0Aujourd’hui déjà, les fougères envahissent certaines zones perturbées et agissent comme des accélérateurs d’incendie. 0»

Il a évoqué des fougères grimpantes invasives qui étouffent les arbres indigènes dans les Everglades, où les tapis qui sèchent facilitent la montée des flammes jusqu’à la canopée. Dans quelle mesure le réchauffement climatique aggravera ce phénomène, a-t-il ajouté, reste incertain.

La méthode basée sur la couleur est facile à déployer. Elle ne requiert qu’un microscope et une caméra, ce qui permet de l’appliquer à tout sédiment contenant encore du pollen.

Van de Schootbrugge estime qu’elle pourra servir à d’autres extinctions marquées par une flambée des fougères, notamment la crise de la fin du Permien et celle qui a mis fin à l’ère des dinosaures. Ces « 0zones sombres 0» peuvent désormais être testées comme signatures d’incendies.

Crédit photo 0: Mark Garlick