Cienciaes.com : Prototaxites, le premier géant terrestre

Il y a 400 millions d’années, au Dévonien inférieur, les terres émergées étaient regroupées en deux grands continents : l’Euramérique, au nord, et le Gondwana, au sud. Parmi les animaux, seuls les arthropodes s’étaient aventurés hors de l’eau ; acariens, scorpions, mille-pattes, mille-pattes et insectes régnaient dans ce monde des millions d’années avant l’apparition des premiers amphibiens. La maigre végétation terrestre, limitée dans la période antérieure, le Silurien, à des bosquets moussus sur les rives des rivières et des lacs, s’étendit rapidement au Dévonien avec l’apparition des premières plantes vasculaires. C’était la période du verdissement du continent.

Une énigme paléontologique

Ces premières plantes terrestres manquent de vraies feuilles et racines et ne poussent pas plus de quelques centimètres de haut. Mais sur ce tapis vert s’élève, telle une immense colonne de plus de huit mètres de haut, le plus grand organisme terrestre de l’époque, les Prototaxites. Ou peut être pas. Car Prototaxites, plus d’un siècle et demi après sa découverte, est une énigme. Les paléontologues ne sont pas d’accord sur son identité ou à quoi il ressemblait dans la vie. Ce qui semble certain, c’est que ce n’est pas un animal. Alors pourquoi prenons-nous soin de lui dans ce zoo fossile ?

Il y a moins d’un siècle, les zoos n’étaient que de simples collections d’animaux mis en cage ou enfermés dans une cabine en béton, souvent dans des conditions pitoyables. Mais cela a changé. Aujourd’hui, une partie importante du travail des zoos est la recherche et la conservation des espèces, et la plupart des zoos modernes tentent de reproduire les habitats naturels des animaux. On constate ainsi que ces parcs abritent, à côté d’espèces animales exotiques, des espèces végétales. Notre zoo fossile ne veut pas être moins, et c’est pourquoi nous intégrons aujourd’hui les prototaxites dans notre liste d’espèces, l’un des éléments les plus spectaculaires des habitats terrestres de la période dévonienne.

La découverte

Découvertes en 1843, les prototaxites ont été décrites en 1859 par le géologue canadien John William Dawson, considéré comme l’un des fondateurs de la paléobotanique, l’étude des plantes fossiles. L’apparence des fossiles de prototaxite est similaire à celle du bois pétrifié : troncs ou morceaux de troncs avec des anneaux semblables aux anneaux de croissance annuels des arbres. Des fossiles de prototaxites ont été trouvés dans de nombreuses régions du monde. Sur une plage d’Arabie saoudite, un tronc de 5,3 mètres de long et d’un diamètre variant d’un bout à l’autre entre 1,02 et 1,37 mètre a été retrouvé, brisé en morceaux. Un autre tronc, trouvé dans l’état de New York (USA), mesure 8,83 mètres de long, mais seulement entre 21 et 34 centimètres de diamètre.

Un conifère ?

Au début, Dawson pensait que les fossiles de prototaxites étaient les restes fossilisés et en décomposition d’un conifère géant attaqué par des champignons, mais quelques années plus tard, des études sur la microstructure des fossiles ont montré que les prototaxites ne pouvaient pas être un arbre. Certains fossiles de Prototaxite conservent exceptionnellement bien leur structure interne. Ils ne sont pas constitués de cellules, comme les arbres et autres plantes supérieures, mais de tubes. Certains tubes sont minces, de 2 à 6 microns de diamètre, et sont divisés par des cloisons transversales, appelées septa, en cellules de 15 à 54 microns de longueur ; ces cellules communiquent entre elles par un pore du septum. D’autres tubes sont longs et épais, de 18 à 50 microns de diamètre, avec des parois de 2 à 6 microns d’épaisseur, et ne sont ni ramifiés ni divisés en septa. Les tubes fins forment des enchevêtrements ramifiés autour des tubes épais. Il existe un troisième type de tube, moins courant, décrit par Francis Hueber du National Museum of Natural History de Washington en 2001; Ce sont des tubes épais, de 15 à 45 microns de diamètre, très courbés, ramifiés, à parois minces et divisés par des septa.

¿Algue marina?

En 1872, le botaniste écossais William Carruthers a ridiculisé l’idée de Dawson selon laquelle Prototaxites était un conifère, proposant qu’il s’agissait d’une algue marine. Les algues brunes comme le varech peuvent atteindre des tailles énormes, jusqu’à 70 mètres, et forment souvent des forêts sous-marines et développent une sorte de tronc, appelé cauloïde. Ces cauloïdes sont attachés au fond marin par une sorte de racines, appelées rhizoïdes, et sont surmontés de structures en forme de feuille, appelées phylloïdes. En 1930, Kräusel et Weyland ont décrit des phyllodes attachées à un tronc de prototaxites, mais le fossile a disparu pendant la Seconde Guerre mondiale. Plus de phyllodes ont été trouvés associés aux prototaxites, mais jamais attachés à celui-ci. Ce n’est qu’en 1979 que Jonker a décrit des fossiles de prototaxites feuillus, mais plus tard, il a été démontré que les feuilles supposées n’étaient rien de plus que de fines couches de sédiments. L’identification des prototaxites avec une algue implique qu’il s’agissait d’un organisme marin; cependant, la plupart de leurs fossiles ont été trouvés dans des sédiments fluviaux, associés à des fossiles d’organismes terrestres. De nombreux restes de Prototaxite sont fragmentés, suggérant qu’ils ont été transportés par une rivière avant de se fossiliser. De plus, l’étude microscopique réalisée par Hueber, dont nous avons déjà parlé, montre que la structure des Prototaxites est très différente de celle des algues laminaires. Dans ceux-ci, les cellules sont disposées en rangées radiales, clairement divisées en medulla, cortex et épiderme, tandis que chez les prototaxites, les tubes sont répartis de manière aléatoire.

Les prototaxites étaient-ils un énorme champignon ?

La structure interne des prototaxites ressemble plus à celle des champignons, ou plus précisément à celle de leurs fructifications, les soies. Les soies sont constituées de tubes, appelés hyphes. Il existe trois types d’hyphes, les hyphes squelettiques, droites et rigides, à parois épaisses ; les hyphes génératives, où sont produites les spores, qui ont des parois minces, se ramifient et sont divisées par des septa ; et les hyphes enveloppantes, également avec septa, qui s’enroulent autour des deux autres types d’hyphes. En 2001, après vingt ans d’études, Francis Hueber a proposé que les Prototaxites étaient un champignon, un champignon cylindrique géant pouvant dépasser les huit mètres de hauteur.

Mais il existe des différences entre les prototaxites et les champignons. Les hyphes génératives et squelettiques des prototaxites sont beaucoup plus épaisses que celles des soies modernes. Et il est curieux que des spores n’aient jamais été trouvées. Les anneaux sur les troncs des prototaxites ne contredisent cependant pas cette identification. Certains champignons, comme l’amadou qui pousse sur l’écorce des arbres, vivent plus d’un an et présentent également des cernes de croissance. On suppose que, contrairement aux champignons modernes, la croissance des prototaxites était pérenne et n’était limitée que par la capacité du mycélium, la partie souterraine du champignon, à lui fournir de l’eau et de la nourriture, et par les intempéries, comme la foudre. et les vents violents qui pourraient l’abattre. Dans le Dévonien inférieur, il n’y avait pas de grands herbivores qui pourraient constituer une menace pour un champignon géant de huit mètres de haut.

L’analyse récente des isotopes du carbone des prototaxites et des plantes trouvées dans les mêmes gisements soutient également l’identification des prototaxites avec un champignon : la variation des rapports des différents isotopes indique que les prototaxites tiraient leur nourriture du sous-sol, comme les champignons. , et non de l’atmosphère, comme les plantes vertes.

Autre hypothèse : Prototaxites était un lichen

Mais en 2002, le biologiste français Marc-André Selosse a publié une nouvelle hypothèse sur l’identité des Prototaxites. Si Prototaxites était un champignon et tirait sa nourriture du sous-sol, sa taille énorme est difficile à expliquer. Entouré de plantes de moins d’un demi-mètre de haut, il n’avait pas besoin de grandir autant, et beaucoup d’inconvénients à le faire. Comment a-t-il obtenu assez de nourriture pour sa taille énorme ? Pour Selosse, Prototaxites était un lichen, un champignon et une algue vivant en symbiose. Le champignon extrait l’eau et les minéraux du sol, tandis que l’algue, qui recouvre la partie supérieure de la colonne, produit des nutriments à partir du dioxyde de carbone de l’air. A l’intérieur, des algues mortes donnent de la rigidité à la structure. La grande taille des prototaxites offre à l’algue plus de surface pour la photosynthèse et permet à l’eau de s’accumuler pendant les périodes sèches, comme le font les cactus. L’absence de spores s’explique car, comme beaucoup de lichens actuels, les Prototaxites se reproduisent végétativement, en fragmentant l’individu.

Autre possibilité : Prototaxites était une communauté d’hépatiques.

Champignon ou lichen ? Dans tous les cas, les deux théories s’accordent sur la forme colonnaire des Prototaxites. Mais en 2010, un groupe de botanistes américains a avancé une hypothèse controversée qui a littéralement renversé cette vision des prototaxites en tant que géant du Dévonien. Selon eux, Prototaxites est une hépatique. Ou plus précisément, une communauté d’hépatiques.

Les hépatiques sont de minuscules plantes vertes, semblables aux mousses, qui vivent dans des environnements humides. Certaines sont très simples et sont constituées d’un thalle aplati ancré au sol par des rhizoïdes. Comment une plante aussi petite qu’une hépatique peut-elle atteindre la taille d’un prototaxite ? La réponse de ces botanistes est que non. Les hépatiques qui composent les fossiles de Prototaxite étaient minuscules, comme leurs parents actuels, poussant en tapis étendus dans le sol pauvre du Dévonien. Parfois, sous l’influence du vent, de la pluie ou de la gravité, ces tapis se détachaient de leur substrat et se recroquevillaient sur eux-mêmes, formant les colonnes dégringolées qui devinrent finalement les fossiles de prototaxites. Selon cette étude, les trois types de tubes présents dans la structure microscopique correspondent aux hépatiques en décomposition elles-mêmes, ainsi qu’aux champignons et cyanobactéries qui vivaient dans le substrat. En effet, une hépatique moderne, l’hepatica de las fuentes, ou Marchantia polymorpha, présente dans le nord de l’Espagne, pousse en association avec des champignons et des cyanobactéries, et couvre parfois des extensions de plusieurs hectares. Cette hypothèse, bien que moins romantique que les précédentes, explique la grande variabilité de la longueur et de l’épaisseur des fossiles de Prototaxite, l’irrégularité des anneaux de croissance et la présence occasionnelle de restes fossiles d’autres plantes incrustés entre ces anneaux. Les autres hypothèses expliquent ces incrustations comme des plantes parasites sur lesquelles un nouvel anneau de Prototaxites s’est développé au fil du temps. L’hypothèse du tapis hépatique est également compatible avec les rapports des différents isotopes du carbone dans les fossiles. Mais tous les paléontologues ne sont pas convaincus. Pour certains, la formation de ces énormes bobines est très improbable, et selon d’autres, l’orientation des tubes microscopiques devrait être radiale dans ce cas, et non, comme elle l’est en réalité, longitudinale.

Quoi qu’il en soit, les prototaxites se sont éteints il y a environ 370 millions d’années, coïncidant avec l’apparition des premiers vertébrés quadrupèdes. Étaient-ils responsables de l’extinction, le dévorant plus vite qu’il ne pouvait grandir ? Était-ce la concurrence avec les plantes supérieures, qui commençaient déjà à grandir et à former des forêts ? Nous ne le savons pas.

CONSTRUCTION DE ALLEMAND FERNÁNDEZ:

Le dossier Karnak. Ed. Rubeo

Le pendu et autres contes fantastiques. Ed. Rubeo