A speculative review of factors controlling the evolution of phytoplankton during Paleozoic time

Les compilations s'intéressant à l'histoire de la diversité des Acritarches mettent en évidence un net déclin à la fin du Dévonien. Alors que cette chute pourrait être liée à des causes intrinsèques (biologiques), il paraît plus probable qu'elle constitue une réponse à des changements (extrinsèques) de la chimie de l'eau de mer. Puisque les acritarches sont largement utilisés comme « proxy » au sein du phytoplancton (photoautotrophes), l'évolution de leur physiologie est beaucoup plus corrélée au chimisme de leur environnement, que ne le sont les physiologies de n'importe quel autre groupe d'eucaryote marin. Deux ruptures majeures sont intervenues dans les systèmes chimiques globaux pendant la fin du Dévonien : (1) chute de la pCO2 atmosphérique, atteignant un taux 12 à 20 fois moindre que le taux actuel, et (2) rupture dans le chimisme de l'eau de mer, avec des taux de Mg calcite faibles, qui passent à des taux élevés de Mg Calcite + aragonite. De surcroît, l'explosion de la biomasse carbonée terrestre liée à la colonisation végétale pendant l'intervalle Frasnien-Tournaisien, a dû induire un net accroissement du flux de carbone vers les environnements estuariens et marins. Cela s'est également combiné avec une chute des ratio Ca/Mg, Cl/SO4, K/Na et CO2(aq), en corrélation avec l'accroissement des taux de matière organique particulaire (POM) ou dissoute (DOM). Ce dernier changement a pu induire une concentration croissante en P, mobilisé dans les systèmes biologiques primaires aussi bien que dans des complexes organiques. Tout au long de leur histoire évolutive, les cyanobactéries comme les algues ont acquis progressivement les mécanismes de concentration du carbone (CCMs), préalables au recyclage du carbone inorganique (Ci) par leur physiologie anabolique. Le développement du phytoplancton paléozoïque, exempt de ces CCMs, a pu être limité par l'utilisation du Ci. N'étant que peu contraints par le manque de CCMs pendant le Paléozoïque inférieur où les taux de CO2 sont élevés, il est possible que les acritarches aient ensuite décliné par un ensemble d'extinctions dépendant alors de l'inefficacité de l'assimilation du Ci ; celle-ci s'ajoute à la fin de la division cellulaire en tant que principal mécanisme de survie ; le tout fait suite à la réduction généralisée de la nutrition hétérotrophique au sein de nombreuses lignées.