Un réchauffement climatique aurait tué

les mammouths

La disparition des mammouths, il y a 11.000 ans, serait due, selon cette nouvelle hypothèse, à des périodes de réchauffement rapides survenues en plein climat glaciaire. © Flying Puffin, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.0

Pourquoi de nombreux grands mammifères de la mégafaune, comme les mammouths, les paresseux géants ou les tigres à dents de sabre ont-ils disparu au cours des dernières dizaines de milliers d’années ? L’émergence de la lignée humaine, douée pour la chasse, est souvent invoquée, ainsi que les épisodes de glaciations qui se sont succédé. Une équipe australienne, dirigée par Alan Cooper (université d’Adélaïde, en Australie), apporte de nouveaux éléments venus de la génétique.

Au sein de l’Acad (Australian Center for Ancient DNA), ces chercheurs étudient les restes d’ADNretrouvés sur des fossiles, jusqu’à 60.000 ans avant le présent. Ils en estiment la diversité au sein d’une même espèce et en déduisent l’état des populations au fil du temps. Ces paléontologistes ont ainsi mis en évidence des fluctuations dans les populations, exodes massifs ou disparition de l’espèce. Les données venues de ce travail de longue haleine ont été rapprochées des âges de ces fossiles ainsi que des enregistrements de l’évolution du climat dans les carottes de glace de l’inlandsisgroenlandais et dans les sédiments marins au large du Venezuela sur les derniers 56.000 ans.

La conclusion de ce travail, publié dans la revue Science et résumé dans un communiqué de l’université d’Adélaïde, est que les extinctions coïncident avec les périodes où le climat s’est réchauffé rapidement. À la fin du Pléistocène, dominé par un climat glaciaire, des périodes courtes de réchauffement sont en effet survenues, avec des élévations rapides, jusqu’à 16 °C, suivies d’un retour, brutal également, à des périodes froides. C’est précisément au cours de ces réchauffements rapides, particulièrement il y a 34.000, 30.000 et 28.000 ans, que les populations de grands mammifères semblent avoir été mises à mal. Les changements drastiques de l’environnement (la végétation notamment) seraient la cause première de cette déstabilisation. Les données recueillies expliqueraient bien, en particulier, la disparition du mammouth et du paresseux géant il y a 11.000 ans.

Des paresseux géants vivaient en Amérique (du nord et du sud) au Pléistocène. Le plus grand, représenté ici,Megatherium americanum, pouvait atteindre 6 m de haut et peser jusqu'à 4 tonnes. Tous ont disparu il y a environ 11.000 ans. © Robert Bruce Horsfall, 1913, Wikimedia Commons, DP

La végétation a changé trop vite pour les grands mammifères

Ce n'est donc pas le climat glaciaire qui posait problème à ces animaux mais la hausse des températures et ses effets sur l'environnement. Le fait n'est d'ailleurs pas surprenant pour les mammouths, dont la génétique a montré combien ils étaient efficacement adaptés au froid et à la steppe arctique. De plus, une étude publiée en 2013 avait indiqué que le mammouth laineux avait mal supporté la sortie de l'ère glaciaire du Riss il y a 120.000 ans.

La première déduction des auteurs est de dédouaner les humains qui ne sont pas nécessairement responsables de toutes les extinctions. Selon eux, l’ours à face courte (Arctodus spp.) avait déjà disparu quand les Hommes ont investi les Amériques, tandis qu’en Europe et en Asie, bien des grands mammifères ont longtemps coexisté avec nos ancêtres. La chasse organisée a en revanche pu jouer un rôle sur ces populations déjà fragilisées.

La seconde déduction est de rapprocher ces événements avec le réchauffement climatique en cours et avec la réduction ou la fragmentation des espaces naturels. Focalisée sur les grands mammifères, qui fournissent de beaux fossiles, l’étude mériterait cependant d’être élargie à la biodiversité en général (si tant est que cela soit possible) avec des informations sur les autres espèces animales et végétales, terrestres et marines.

L'hippopotame et la baleine sont de

vieux cousins

Les hippopotames (photo) ont eu pour cousin Epirigenys lokonensis, un mammifère 20 fois plus petit, de la taille d’un mouton d’environ 100 kg et qui devait passer également beaucoup de temps dans l’eau. © Cloudzilla, Wikimedia Commons, cc by sa 2.0

Epirigenys lokonensis, tel est le nom donné à une nouvelle espèce apparentée aux anthracothères, un groupe d’ongulés aujourd’hui disparu, d’après l’analyse de dents et d’une demi-mâchoire exhumées de la terre volcanique du Lokone, dans le bassin kenyan du lac Turkana. En outre, les caractéristiques de l’espèce permettent de faire le lien entre les anthracothères et les hippopotames, Epiri signifiant hippopotame en langue turkana, indique un article paru dans Nature Communication.

Les anthracothères partageant eux-mêmes un ancêtre commun avec les cétacés, ces derniers prennent donc la place officielle de cousins éloignés des hippopotames. Ils succèdent ainsi aux équidés, aux ruminants et aux suidés dont font partie les sangliers. De prime abord surprenant, le lien entre une baleine et un hippopotame devient tangible en se remémorant l’apparence et le mode de vie des cétacés d’autrefois : les aïeux étaient des animaux terrestres, à quatre pattes, avant leur colonisation du milieu marin.

Les hippopotames figurent parmi les premiers grands mammifères dont les ancêtres ont colonisé le continent africain à la nage, bien avant ceux des grands carnivores, des girafes ou des rhinocéros qui migrèrent par voie terrestre. © Vogelfreund, Wikimedia Commons, cc by sa 4.0

L’ancêtre commun du dauphin et de l’hippopotame

serait originaire d’Asie

Autre fait remaniant les connaissances au sujet de l’histoire évolutive des hippopotames : l’âge très ancien d’Epirigenys lokonensis. D’après la datation des sédiments contenant les restes fossiles, l’espèce aurait vécu il y a 28 millions d’années. L’ancêtre commun à E. lokonensis et aux hippopotames aurait migré, quant à lui, il y a environ 35 millions d’années de la région correspondant de nos jours à la Birmanie vers l’Afrique, à peu près à la même époque que d’autres petits animaux. Si les rongeurs et les primates ont pu traverser le bras de mer qui séparait alors l’Asie de l’Afrique, l’ancêtre des hippopotames n’a pu parcourir les quelques centaines de kilomètres qu’à la nage. Ce qui remet en cause l’hypothèse qu’il serait venu par les terres bien plus tard, il y a 18 millions d’années, en même temps que d’autres grands mammifères dont sont notamment issus les lions, les zèbres et les antilopes.

« L’origine des hippopotames a été un mystère jusqu’à présent », déclare Fabrice Lihoreau, paléontologiste à l’université de Montpellier et auteur principal de l’article scientifique. « Nous avons comblé un trou dans l’histoire évolutive des hippopotames, nous rapprochant ainsi du point de divergence avec l’actuel groupe des cétacés », ajoute-t-il. Pour remonter encore plus loin dans l’origine des hippopotames, les scientifiques se penchent à présent sur l’identité de l’ancêtre commun des cétacés et des anthracothères qui autrefois vivait en Asie.

En bref : des œufs fossiles dévoilent la vie grégaire des ptérosaures

Le ptérosaure Hamipterus tianshanensis magnifiquement représenté, avec une crête sur le sommet de la partie avant du crâne. L'un est un mâle et l'autre une femelle, protégeant sa couvée ou s'apprêtant à l'enfouir. Une scène possible de la vie au Crétacé inférieur. © Chuang Zhao

En général, quand des paléontologues découvrent des œufs fossiles, ils sont complètement aplatis. Mais les cinq exemplaires qu’ont exhumés au nord-ouest de la Chine Xiaolin Wang et ses collègues sur un site connu depuis 2005 (le bassin Turpan-Hami) avaient, eux, conservé un peu de leur forme. Ils ont été découverts au milieu de « douzaines, sinon de centaines »d’ossements appartenant à des ptérosaures. Ce grand groupe de vertébrésvolants (qui ne sont pas des dinosaures) a sillonné les airs entre 230 et 65 millions d’années avant notre ère. Leur envergure variait de 12 cm pour les plus petits à 12 m pour le géant Quetzalcoaltus.

Tous ceux présents à Turpan-Hami appartiennent à une même espèce, jamais décrite auparavant et rangée dans un nouveau genre, Hamipterus tianshanensis, par les auteurs de l’étude parue dans Current Biology. Ils vivaient au bord d’un lac il y a 120 millions d’années, au Crétacé inférieur, et leur crâne arborait une crête osseuse sur l’avant de la tête, comme d’autres ptérosaures. Cet apanage est connu comme constituant un caractère sexuel secondaire chez les ptérosaures, présent chez les mâles. Les chercheurs, qui ont pu examiner 40 individus, ont vu une crête sur tous les squelettes. Mais ils en observent deux types, différant par la taille et la forme, et en concluent que les femelles en possédaient une également. Il est donc possible de déterminer le sexe d'un individu.

Les œufs, retrouvés dans un état exceptionnel, ont pu être étudiés au microscope électronique. Ovoïdes et longs d’environ 6 cm, ils étaient souples, avec une membrane épaisse, ressemblant à celle des œufs de serpent actuels, et pourtant entourée d’une très fine coquille externe calcaire de 60 micromètres. Ces ptérosaures devaient les enfouir dans le sable pour les protéger. Leur présence au sein d’ossements nombreux démontre, expliquent les auteurs, que les adultes nichaient ensemble, en groupes importants. De quoi préciser le mode de vie des ptérosaures, qui ont si longtemps dominé le ciel.

Une vie complexe il y a 2 milliards d’années : l’hypothèse se confirme !

Des macrofossiles montrant deux morphotypes distincts présents sur le même niveau stratigraphique avec empreinte et contre-empreinte. Le second montre des entités circulaires connectées (en nid d’abeille) et légèrement en dôme, l’ensemble constituant une seule entité, d'environ 8 cm de diamètre. Barre d’échelle 1 cm. © CNRS, Abderrazak El Albani

La mise au jour en 2008 de 250 fossiles d’organismes pluricellulaires complexes vieux de 2,1 milliards d’années dans un gisement sédimentaire proche de Franceville, au Gabon, une découverte publiée en 2010 dans Nature, a bouleversé le scénario de l’histoire de la vie sur Terre. Jusque-là, les plus vieux fossiles d’organismes complexes remontaient à 600 millions d’années (les vendobiontes d’Ediacara en Australie) et il était communément admis qu’avant cette période, la vie sur notre planète était constituée exclusivement d’organismes unicellulaires (bactéries, alguesunicellulaires...). Avec la découverte de Franceville, la vie complexe a fait un bond de 1,5 milliard d’années en arrière.

Macrofossiles pyritisés montrant des morphotypes lobés avec des structures périphériques radiales (en haut à droite) et des morphotypes allongées. Les images obtenues par microtomographie à rayons X (micro-CT) sont en transparence ou en volume 3D. Barre d’échelle 1 cm. © CNRS, Abderrazak El Albani

De vrais fossiles de pluricellulaires

Les campagnes de fouilles successives menées depuis 2008 par l’équipe du professeur Abderrazak El Albani, géologue à l’Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (CNRS/Université de Poitiers), ont permis d’extraire plus de 400 fossiles. Leur analyse détaillée par cette équipe, en collaboration, avec des équipes de l’université Lille 1, de l’université de Rennes 1, du Muséum national d’Histoire naturelle et de l’Ifremer, vient d'être publiée le 25 juin 2014 dans la revue Plos One.

L’utilisation d’une sonde ionique destinée à mesurer les différents isotopesdu soufre a confirmé l’origine organique (biogénicité) des spécimens récoltés, tandis que leur analyse au microtomographe à rayons X révélait leur structure aussi bien externe qu’interne et permettait de caractériser leur morphotype. La fossilisation rapide des individus, grâce au phénomène de pyritisation (le remplacement de la matière organique par de la pyrite, du fait de l’activité bactérienne), a permis une conservation exceptionnelle de leur forme initiale.

Macrofossiles très peu ou pas du tout pyritisés montrant des morphotypes avec un aspect circulaire. Les images obtenues par microtomographie à rayons X (micro-CT) sont en transparence ou en volume 3D. Elles illustrent les différences entre les spécimens. Barre d’échelle 1 cm. © CNRS, Abderrazak El Albani

Un écosystème marin vieux de plus de 2 milliards d'années

Plusieurs nouveaux morphotypes ont été répertoriés par les chercheurs : circulaires, allongés, lobés..., chacun regroupant des individus de tailles différentes. Leur analyse dévoile des organismes de texture médusaire, molle et gélatineuse. Leur forme est lisse ou plissée, leur texture est uniforme ou grumeleuse, leur matière est massive ou cloisonnée.

La structure très organisée et les tailles variées des spécimens macroscopiques (jusqu’à 17 centimètres) suggèrent un mode de croissance extrêmement sophistiqué pour la période. Cet écosystème marin complet est donc composé d’organismes micro et macroscopiques de formes et de tailles extrêmement variées qui vivaient dans un environnement marin peu profond

Macrofossiles pyritisés montrant des morphotypes allongés partiellement sinueux (environ 17 cm pour le spécimen du haut), composés de deux parties connectées. Barre d’échelle 1 cm. © CNRS, Abderrazak El Albani

À l’instar du biota d’Ediacara en Australie, dont l’émergence coïncide avec la brusque augmentation du taux d’oxygène dans l’atmosphère il y a 800 millions d’années, l’apparition et la diversité du biota gabonais correspond au premier pic d’oxygène observé entre -2,3 et -2 milliards d’années. Cette biodiversité se serait vraisemblablement éteinte après que ce taux ait brutalement rechuté.

Le biota gabonais ouvre encore bien des questionnements sur l’histoire de la biosphère à l’échelle de notre planète. La diversité et la structure très organisée des spécimens étudiés suggèrent qu’ils sont déjà évolués. Il n’est pas non plus exclu que d’autres formes de vie aussi anciennes existent ailleurs sur la planète.