La photosynthèse CAM aurait pu conférer un avantage lors de l’extinction massive Permien–Trias

Quand le monde faillit disparaître

La plus grande extinction de l’histoire de la Terre, il y a 252 millions d’années, a presque anéanti la vie sur la planète. Pourtant, quelques plantes modestes et discrètes ont non seulement survécu mais ont rapidement colonisé des paysages dévastés. Cette étude s’interroge sur la façon dont ces lycophytes modestes, parents éloignés des isoètes actuelles, ont réussi à supporter une chaleur suffocante et des climats instables après la catastrophe — et sur ce que leurs stratégies nous apprennent sur la vie dans un monde en réchauffement.

De petites plantes dans un monde nouveau et hostile

Avant la crise, les basses terres étaient couvertes de forêts denses d’arbres élevés. Les émissions volcaniques des traps Sibériens ont entraîné un réchauffement global extrême, des perturbations océaniques et la disparition de la plupart des espèces animales. Sur terre, les forêts familières ont disparu, remplacées par des communautés clairsemées dominées par de petits lycophytes herbacés. Ces « plantes de catastrophe » se sont répandues depuis les tropiques jusqu’aux hautes latitudes, notamment dans ce qui est aujourd’hui le sud de la Chine, posant l’énigme de savoir comment des plantes d’apparence fragile ont pu prospérer alors que les conditions étaient trop chaudes pour que la plupart des cultures modernes fonctionnent.

Lire la forme et les liens de parenté dans les fossiles

Les chercheurs ont rassemblé une grande collection de 485 « sporophylles » fossiles, les feuilles porteuses de spores des lycophytes, provenant de roches du Permien supérieur au Trias moyen, et les ont comparées à des parents modernes. En codant 127 caractéristiques simples de forme — telles que le contour de la feuille, l’arrangement des nervures et la forme des loges à spores — ils ont utilisé des outils statistiques pour cartographier la manière dont les espèces fossiles se regroupent dans un « espace de formes ». Cette analyse a clarifié des noms fossiles confus et montré que les pionniers du Trias inférieur appartiennent à un genre appelé Tomiostrobus, proche des Isoetes modernes, tandis que les formes du Trias plus tardif se regroupent dans un autre genre nommé Lepacyclotes. La forte similarité de leurs structures reproductrices suggère un lien évolutif étroit entre les plantes triasiques et les isoètes modernes, aux stratégies adaptatives flexibles.

Indices cachés dans le carbone ancien

Pour comprendre comment ces plantes vivaient, l’équipe a mesuré le rapport des isotopes du carbone dans la matière végétale fossile et les sédiments environnants. Différents types de photosynthèse laissent des empreintes isotopiques distinctes. Dans des roches des basses terres côtières tropicales du sud de la Chine, les plantes non-lycophytes montrent de fortes baisses négatives des valeurs de carbone, cohérentes avec la perturbation globale du cycle du carbone. En revanche, les lycophytes restent relativement enrichis en carbone lourd par rapport à leurs voisins, même lorsque le dioxyde de carbone atmosphérique montait en flèche. Leurs valeurs se situent près de celles des sédiments adjacents, suggérant un mélange de sources de carbone et une manière inhabituelle de concentrer le carbone dans leurs tissus.

Survivre au super effet de serre

L’équipe a ensuite utilisé un modèle climatique global pour reconstruire les températures de surface terrestre avant, pendant et après l’extinction. En croisant ces cartes avec les lieux de découverte des fossiles, de nombreux lycophytes se situaient dans des régions où les températures de pointe journalières dépassaient probablement 45 à 60 degrés Celsius, plus chaudes que ce que la plupart des plantes C3 modernes peuvent tolérer. Les Isoetes actuelles, toutefois, peuvent activer un mode de photosynthèse appelé CAM, qui leur permet d’absorber du carbone principalement la nuit, de le stocker sous forme d’acides organiques et de l’utiliser pour la photosynthèse le jour tout en gardant les stomates fermés. Beaucoup prélèvent aussi du carbone directement dans l’eau et les sédiments via leurs racines.

Un travail nocturne qui a sauvé le jour

En combinant les comparaisons de formes, les preuves isotopiques et la modélisation climatique, les auteurs soutiennent que les lycophytes du Trias inférieur utilisaient probablement un prélèvement de carbone nocturne de type CAM, à l’image des Isoetes vivantes. Cela leur aurait permis d’économiser l’eau, de réduire le stress thermique et de survivre dans des plaines côtières chaudes et sujettes à la sécheresse où d’autres plantes échouaient. Un monde dominé par de telles plantes basses et à croissance lente enfouirait moins de carbone dans les sols, contribuant peut-être à maintenir la planète dans un état prolongé de serre. Pourtant ces mêmes pionnières robustes stabilisaient aussi les paysages endommagés et entretenaient une mince couverture verte qui a aidé la vie à se rétablir. En somme, une stratégie photosynthétique discrète et nocturne a pu être l’une des clés qui ont empêché l’effondrement complet des écosystèmes terrestres de la Terre.

Citation: Xu, Z., Hilton, J., Yu, J. et al. CAM photosynthesis may have conferred an advantage during the Permian–Triassic mass extinction event. Nat Ecol Evol 10, 997–1010 (2026). https://doi.org/10.1038/s41559-026-03026-0

Mots-clés: extinction Permien Trias, photosynthèse CAM, fossiles de lycophytes, réchauffement paléoclimatique, stratégies de survie des plantes