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La biologie a commencé comme l’étude des organismes vivants et de leurs fonctions. Les premiers scientifiques, dont le naturaliste français Georges Cuvier du XVIIIe siècle, ont examiné des ossements et des fossiles d'animaux et ont découvert que de nombreuses espèces avaient disparu bien avant nos jours. Confronté à une estimation de l'âge de la Terre au XVIe siècle – environ 6 000 ans d'après la chronologie biblique de l'archevêque James Ussher – Cuvier a proposé que ces disparitions étaient le résultat de catastrophes dramatiques à grande échelle.
Le catastrophisme est l'hypothèse selon laquelle l'histoire géologique et biologique de la Terre a été façonnée par des événements soudains et puissants, dépassant souvent la portée de l'observation moderne, tels que des inondations massives, des impacts d'astéroïdes ou des éruptions volcaniques. Le terme trouve son origine dans la tentative de Cuvier de concilier l’extinction des fossiles avec la courte chronologie d’Ussher. Selon Merriam-Webster, le catastrophisme est « une doctrine géologique selon laquelle des changements dans la croûte terrestre ont été provoqués dans le passé par des forces physiques agissant d'une manière qui ne peut être observée aujourd'hui. »
La « Théorie de la Terre » de James Hutton de 1785 a introduit le principe de l’uniformitarisme, selon lequel les processus qui façonnent la planète aujourd’hui ont fonctionné de la même manière dans le passé. Charles Lyell a élargi cette idée au milieu des années 1800, en soulignant que les changements géologiques et biologiques s’accumulent progressivement sur de vastes échelles de temps. Ces concepts constituent le fondement de la géologie moderne et de la biologie évolutive.
Malgré la montée de l’uniformitarisme, les faits montrent que les événements catastrophiques ont profondément impacté la vie. L’impact du météore Chicxulub il y a 66 millions d’années, associé à la lente dislocation du supercontinent Pangée, a précipité l’extinction massive qui a mis fin au règne des dinosaures et de nombreux reptiles marins. Des événements plus récents illustrent le même schéma :le tremblement de terre et le tsunami de Mw9,0 à Tōhoku en 2011 ont dévasté les populations locales d’escargots de boue et redistribué la flore et la faune japonaises à travers le Pacifique. L'éruption du Mont Tambora en 1815, l'un des plus grands événements volcaniques sur Terre, a modifié les modèles climatiques mondiaux et perturbé les écosystèmes du monde entier.
La théorie évolutionniste moderne reconnaît que des changements rapides et catastrophiques peuvent ponctuer de longues périodes de stase relative. Ce modèle, connu sous le nom d'équilibre ponctué, montre comment des changements environnementaux soudains, qu'ils soient provoqués par des bouleversements tectoniques, des frappes d'astéroïdes ou des éruptions volcaniques, peuvent accélérer le changement évolutif et remodeler la biodiversité.