Durant les deux dernières époques du Dévonien (Frasnien et Famennien) on observe une raréfaction de l'oxygène probablement liée à un phénomène d’eutrophisation qui entraîne un appauvrissement très sensible de la faune marine accompagné de ce que les chercheurs considèrent comme un des événements les plus importants de l’histoire de la vie sur Terre : la sortie des eaux. C’est effectivement au cours du Silurien et du Dévonien que les plantes chlorophylliennes et plusieurs grands groupes animaux (principalement les Arthropodes et les Vertébrés) ont acquis des structures anatomiques et des fonctions physiologiques qui leur permettent de vivre hors de l’eau et de conquérir les terres émergées. Les vastes étendues marécageuses et les zones de faibles profondeurs se peuplent ainsi de nouvelles espèces d'amphibiens. Sur la Terre, parmi les bactéries bien implantées, émergent également les arthropodes, comme les crustacés isopodes (cloportes), les myriapodes (mille pattes), les chélicérates (ancêtres des araignées et scorpions), quelques insectes et surtout les premiers collemboles.

Les études paléontologiques révèlent que vers le Dévonien supérieur (-365 Ma) se produit une extinction massive entraînant la disparition de 70 % des espèces, dont une bonne part d'animaux marins. Plusieurs hypothèses ont été formulées à ce propos comme par exemple une cause d'origine extraterrestre, en l'occurrence un impact météoritique qui aurait fracturé la croûte terrestre et provoqué de gigantesques éjections de magma.

Très récemment, des scientifiques1 écartent cette dernière hypothèse pour soutenir que l'extinction résulterait plus probablement de facteurs environnementaux. Une confirmation de cette thèse est apportée grâce à l'étude de sédiments marins (prélevés sur d'anciennes marges continentales de la Laurussia, de la Siberia et du Gondwana) qui prouve qu'en seulement quelques millions d'années, un grand nombre d'espèces marines furent décimées jusqu'au cœur même des océans, loin des masses continentales d'alors (La Terre connaîtra bien d’autres extinctions massives, comme par exemple celle du Crétacé (-66 Ma) qui mit fin à la suprématie des grands dinosaures).

Les premiers fossiles connus (ci-dessous) classifiés comme collemboles (Rhyniella praeccursor) ont été découverts en 1926 à Rhynie non loin d’Aberdeen en Ecosse, dans des dépôts de vieux grès rouges du Dévonien moyen (env.-380 Ma), par Hirst & Maulik qui les ont apparentés aux Poduromorphes (neanuridae) actuels. (ci-dessous: reconstitution d'artiste et croquis de fragments. Les photos en bas à droite montrent les pièces buccales).

Depuis, les chercheurs ont réexaminé ces fossiles et les ont classés successivement dans d'autres familles (en 1986, ils étaient considérés comme isotomidae, par Greenslade & Walley). Des fragments de pièces buccales dispersés, initialement attribués à Rhiniella praecursor, ont été reclassés comme appartenant à Rhygngnatha hirsti considéré comme un insecte. En effet, les analyses d’échantillons polis ont fait apparaître leur caractère ectognathe (pièces buccales externes, comme chez les insectes). On est donc en présence de restes appartenant à deux familles distinctes. Pour Rhyniella praecursor, la présence du tube ventral (collophore) atteste qu'il s'agit d'un collembole, quant à Rhygnatha hirsti, il serait l'un premier insecte connu.

Les traces beaucoup plus anciennes sont rares et sujettes à interprétation, bien que de récentes découvertes de coprolithes (matières fécales fossilisées) dans des roches datées du Silurien supérieur (-412 Ma) laissent penser que les collemboles représentaient déjà une importante composante de l’écosystème primitif. Mais il nous manque encore beaucoup d’informations pour pouvoir reconstituer précisément leur évolution à travers les âges. 

En 2016, des chercheurs2 ont examiné des ambres provenant du pays Basque datant de l'Albien (période du Crétacé, entre -113 et -100 Ma) et y ont découvert un collembole mâle Pseudosminthurides stoechus dont le corps mesure 0.63 mm.(ci-dessous). 

On a aussi retrouvé des collemboles Proentomobrya walkeri dans des ambres du Manitoba au Canada datant du crétacé moyen (env.-95 Ma). Deux professeurs de biologie de Grinnel Collège3 aux Etats-Unis, ont découvert ce fossile qu'ils ont baptisé Grinnelia ventis (ci-dessous).

Les ambres de la Baltique datés de -25 Ma (Oligocène) renferment également des collemboles morphologiquement similaires à d’actuelles espèces de la famille des Entomobryidae ou des Sminthuridae (illustrations ci-dessous). 

La présence continue des collemboles qui ont traversé plusieurs extinctions massives, épreuves fatales à bien d’autre espèces animales, et dont les caractères depuis le Dévonien semblent avoir assez peu évolué comme le constatent les chercheurs4, laisse supposer, au regard de leurs facultés d’adaptation, que les collemboles, dès cette période, avaient atteint un stade évolutif assez abouti.

On doit noter que la majorité des collemboles emprisonnés dans des ambres étaient des espèces arboricoles dont il est plausible d'avancer qu'elles sont descendues progressivement vers le sol où l'on retrouve aujourd’hui leurs descendants. Cette hypothèse est appuyée par des évolutions morphologiques constatées au niveau des antennes et de la disposition des pattes relativement aux segments abdominaux.

 

1 "New light shed on the oldest insect" -Nature 427, 627–630 (12 February 2004) - Michael.S Engel / David A. Grimaldi.
Voir ici :  "Devonian Anoxia, Geochemistry, Geochronology, and Extinction Research"
Alba Sanchez- Garcia / Michael S.Engel - http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14772019.2016.1194575
Christiansen Ken . & Nascimbene Paul. - https://phys.org/news/2006-07-genus-collembola-college-alumna.html
5 Zaher Massoud / Paris, 1967 "Monographie des Neanuridae, Collemboles Poduromorphes à pièces buccales modifiées"