Les excréments et les vomissures de dinosaures montrent comment ils ont conquis le monde | Science

Après des années à les accumuler, un groupe de scientifiques a étudié de près des centaines d’excréments, de vomissements et de restes d’estomac datant de l’époque où les dinosaures sont apparus et dominaient la planète. Leur forme et leur contenu, parfois des insectes ou des poissons encore à digérer, ont permis de répondre à une question clé pour savoir à quoi ressemblaient ces écosystèmes : qui mange qui. La réponse, qui vient d’être publiée dans le magazine Naturepeut expliquer l’un des plus grands mystères de la vie sur cette planète : comment de petits animaux, d’origine rare, ont atteint le sommet, se diversifiant extraordinairement en tailles et en formes, occupant presque toutes les niches écologiques, au point qu’un seul astéroïde a pu expulsez-les du trône après des millions d’années de domination.

Nous en savons autant sur la fin des dinosaures que sur leurs débuts. Selon les archives fossiles, ils sont apparus il y a environ 230 millions d’années dans la partie sud de la Pangée, le supercontinent dans lequel les masses terrestres étaient alors regroupées. Les vestiges les plus anciens ont été découverts dans ce qui est aujourd’hui l’Argentine et le Brésil. Il y a dix ans, on en a découvert un autre, le Nyasasaurus parringtonidans l’actuelle Tanzanie, encore plus ancienne. Mais le pays africain et les deux Américains se trouvaient alors dans la région méridionale de la Pangée, cela n’infirme donc pas l’idée qu’ils venaient du sud. Ces premiers sauropsides étaient petits, pas plus gros qu’un chien, et, comme l’écrit le paléontologue de l’Université de Bristol (Royaume-Uni), Michael Benton, ils furent longtemps « insignifiants », tant par leur nombre que par leur dominance. espace. écologique. Pourtant, il y a environ 200 millions d’années, au début du Jurassique, ils représentaient déjà jusqu’à 90 % des animaux de la planète. Il existe de nombreuses théories sur la façon dont ils ont conquis la Terre, mais presque toutes évoquent deux idées : soit ils ont eu une série d’innovations et d’adaptations qui les ont amenés à surpasser les autres, soit un facteur externe, comme le changement climatique, a éliminé leurs concurrents. Le nouveau travail utilise une approche originale et inédite pour dissiper les doutes : l’analyse des matières fécales (coprolites), des vomissements (régurgitalités) et des restes d’estomac (cololithes), qui, regroupés, sont connus sous le nom aseptique de bromalites (aliments pétrifiés). .

Il y a des années, deux chercheurs du Centre de biologie évolutive de l’Université d’Uppsala (Suède), Martin Qvarnström et Grzegorz Niedźwiedzki, ont mené une étude pilote avec des excréments fossilisés. « Nous avons réalisé l’énorme potentiel des coprolites pour reconstruire les réseaux trophiques du passé. Le projet n’a cessé de croître, aboutissant à ce modèle de l’émergence des dinosaures », explique Qvarnström, premier auteur de la nouvelle étude, dans un e-mail. « Le matériel de recherche a été collecté sur 25 ans ; Il nous a fallu de nombreuses années pour le rassembler en une image cohérente », souligne Niedźwiedzki dans une note de l’université suédoise. Grâce à des systèmes d’imagerie sophistiqués tels que la microtomographie synchrotron, ils ont pu non seulement analyser mais également voir ce qu’il y avait dans les coprolites. Ils ont trouvé des restes de différents animaux, des poissons presque entiers ou des arthropodes complets, comme des coléoptères. Egalement des os avec des marques de dents ou des fragments de crânes. Non seulement ils ont prêté attention à son contenu, mais ils se sont également intéressés à la forme des crottes.

“Nous devons utiliser leurs formes, leurs tailles et leur contenu pour comprendre qui les a produits et ce que mangeaient leurs producteurs”, explique Qvarnström. « Ce faisant, nous pouvons reconstruire la structure des écosystèmes passés, étape par étape, et enfin reconstruire des réseaux alimentaires entiers, un travail fastidieux mais fascinant ! « Les formes peuvent nous renseigner sur l’animal qui a produit les excréments. Par exemple, les requins et de nombreux poissons ont un intestin en spirale et produisent des excréments en forme de spirale », ajoute-t-il.

Les chercheurs ont analysé plus de 500 bromalites récupérées dans ce qu’on appelle le bassin polonais, une région située dans la partie nord-est de la Pangée, dans l’actuelle Pologne. Dépoussiérés de cinq strates différentes des archives fossiles, ils leur ont permis de reconstruire des réseaux trophiques à cinq époques différentes, du Trias moyen (il y a environ 230 millions d’années) au début du Jurassique (il y a environ 200 millions d’années). C’est au cours de cette période de 30 millions d’années que les dinosaures apparaissent et finissent par dominer non seulement la région, mais la planète entière.

Dans la première des strates, ils ont trouvé une grande diversité de types d’aliments ingérés et même des parasites intestinaux, mais se distinguent les restes de conifères. À partir de l’analyse des excréments de la deuxième étape, ils n’ont trouvé qu’un seul dinosaure possible qui, selon eux, appartiendrait au genre silésaureconsidéré plus comme un précurseur que comme un dinosaure lui-même. Mais dans les bromalites de la dernière et plus récente strate, déjà au Jurassique, tout a changé. La diversité du contenu est différente et les variétés sont radicalement différentes, avec des restes abondants de cycadales (liées aux palmiers), de fougères et d’espèces liées au ginkgo, tous indicateurs d’un changement de climat et d’environnement. De plus, ils ont trouvé de gros coprolites et ceux de nouveaux prédateurs.

“Des bromalites plus grandes apparaissent et contiennent de nouvelles choses, ce qui conforte l’idée selon laquelle les dinosaures ont exploré de nouvelles niches et se sont adaptés aux conditions environnementales changeantes d’une manière que les animaux auparavant spécialisés ne pouvaient pas faire”, affirme Qvarnström. Et les restes d’autres groupes d’animaux disparaissent. Par exemple, l’herbivore le plus grand et le plus abondant dans la région et dans de nombreuses autres parties de la planète était le dicynodonte qui, avec les éthosaures, représente la grande majorité de la biomasse herbivore. Leur régime alimentaire était très différent de celui des premiers dinosaures herbivores, les sauropodomorphes, ce qui ne les a pas aidés à éviter leur disparition des archives fossiles au cours du dernier stade, étant le plus abondant au cours du premier.

Le modèle proposé par les auteurs dans les conclusions de leurs travaux est très élégant et convaincant : après la grande extinction massive du Permien au Trias (encore plus grande que celle qui anéantirait les dinosaures), la vie a mis des millions d’années à se rétablir. . Lorsqu’il l’a fait, un nouveau type d’animal était déjà là, d’abord petit et omnivore. A la fin du Trias, les herbivores dominants ont cédé la place aux dinosaures herbivores. Une série de fluctuations climatiques a modifié la flore et l’ensemble de l’environnement, ce qui a facilité la diversification et la croissance en taille. Dans la dernière partie du processus, l’énorme disponibilité de grands consommateurs primaires a stimulé le développement de consommateurs secondaires, les carnivores géants.

Mais que s’est-il passé ? Les dinosaures ont-ils apporté des innovations, comme un système respiratoire plus efficace ou leur capacité à supporter leur poids sur leurs pattes arrière, qui leur ont donné un avantage ? Ou, comme d’autres le soutiennent, un facteur externe a-t-il éliminé les concurrents et les a-t-il favorisés ? Les excréments n’ont pas la réponse. Mais, soutenus par d’autres éléments des archives fossiles, comme les os des animaux eux-mêmes, les restes de la flore et d’autres marqueurs de l’environnement de cette époque, il semble que tout indique que le climat, les changements climatiques, peut-être produits par le volcanisme provoqué par le début de la fragmentation de la Pangée a éliminé l’essentiel de la compétition.

Le chercheur de l’Institut de Géosciences de l’Université Complutense et du CSIC, José López Gómez, rappelle que l’extinction qui marque la frontière entre le Trias et le Jurassique « a été, très probablement, la clé du développement définitif des dinosaures, puisqu’ils pourrait occuper les espaces laissés par d’autres. Auteur d’un livre sur la précédente extinction massive (La vie au bord du gouffreédité par CSIC-Catarata), López Gómez détaille son argument : « L’extinction a été nécessaire à son essor, car les concurrents ont été éliminés. » Parmi ces reptiles, seul le crocodile a survécu. “Mais ni celui-ci ni les mammifères, qui avaient également commencé leur voyage au Trias supérieur, n’ont pu réagir comme les dinosaures aux modifications survenues dans les écosystèmes après l’extinction du Trias au Jurassique”, complète le chercheur, qui n’a pas participé à l’étude de Nature.

Le paléontologue britannique Michael Benton reconnaît l’innovation apportée par les coprolites pour étudier cette partie du passé. Mais il met également en évidence les résultats obtenus lors de leur analyse. “L’étude montre l’interaction subtile avec le climat, principalement aride, puis humide, et comment elle affecte principalement les plantes dominantes, ce qui à son tour a donné des opportunités à de nouveaux herbivores à certains moments”, explique Benton dans un e-mail. Pour lui, la séquence survenue dans le bassin polonais confirme ce qui s’est passé à une autre époque dans ce qui est aujourd’hui l’Amérique du Sud : « Les faunes initiales de dinosaures se sont considérablement développées, mais l’extinction massive à la fin du Trias a été nécessaire pour mettre en mouvement la phase finale. étapes de remplacement : la disparition des carnivores non dinosaures et l’expansion des carnivores dinosaures plus gros. »

Pour Lawrence Tanner, directeur du Centre d’étude des changements environnementaux du Moyne College (États-Unis), la principale conclusion est que « les dinosaures ont remplacé les archosaures non dinosaures en une série d’étapes, pas toutes en même temps ». Et il ajoute : « Il y a eu une perte significative des autres groupes lors de l’extinction de la fin du Trias, mais il y a également eu une grande rotation du Norien supérieur au Rhétique inférieur. [las dos edades finales del periodo Triásico]et des changements plus progressifs dans les étapes précédentes. Mais Tanner soulève également la plus grande limite du travail : « Les auteurs en déduisent que les changements climatiques et de végétation ont conduit à des étapes clés de la diversification des dinosaures dans le bassin polonais. Mais assistons-nous aux mêmes transitions évolutives au même moment dans d’autres bassins ? Ce sera la prochaine question à laquelle il faudra répondre.