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Il n’y aurait pas eu de lent déclin des dinosaures en Amérique du Nord avant leur grande extinction

Dinosaures et ptérosaure de la formation de Hell Creek. @ Durbed / DeviantArt.

L’une des crises majeures que la vie a connues a mis fin au règne des dinosaures sur la Terre il y a 66 millions d’années. Ils existent toujours aujourd’hui, puisque les oiseaux ne sont autres que des dinosaures ailés, mais ce sont les mammifères qui se trouvent en position dominante. Cette crise a coïncidé avec deux graves perturbations de l’environnement causées par les trapps du Deccan et la chute de la météorite de Chicxulub. On peut donc penser que ces deux évènements ont été la cause de leur quasi-disparition, mais n’étaient-ils déjà pas auparavant sur le déclin ? La question n’est pas nouvelle et provient de l’insuffisance du registre fossile. L’extinction ne s’y voit pas : il n’existe pas de cimetière d’animaux qui en témoignerait. On sait seulement qu’il y avait des dinosaures (non aviens) durant le Maastrichtien (de 72,1 à 66 Ma), le dernier étage du Crétacé, et qu’il n’existait plus durant le Danien (66 à 61,6 Ma), le premier étage du Paléogène, or le nombre d’espèces du Maastrichtien supérieur que l’on connaît est faible. Elles ne se comptent que par dizaines. De plus, en Amérique du Nord, qui est un continent riche en fossiles, le nombre d’espèces répertoriées a diminué du Campanien au Maastrichtien.

Si l’on ne peut pas tirer de conclusion de cette constatation, c’est parce que la fossilisation d’un animal vivant sur les continents est un phénomène exceptionnel. Les cadavres se décomposent normalement ou sont dévorés par des charognards et les os sont détruits au maximum quelques dizaines d’années plus tard. Pour qu’un animal soit fossilisé, il faut qu’il soit enfoui dans des sédiments. Sur la terre, ceux-ci ne peuvent être que des argiles, des silts ou des sables – les silts étant composés de grains de taille comprise entre 3,9 et 62,5 micromètres –, produits par l’érosion. Les plaines d’inondation sont des lieux qui conviennent, mais plusieurs crues sont nécessaires pour que l’enfouissement soit définitif. Les sédiments sont plus tard transformés en des roches. Il est ensuite nécessaire que ces roches soient érodées, mais de manière à ce que les fossiles ne soient pas détruits. Ensuite, ceux-ci doivent être découverts et étudiés par des paléontologues, ce qui est un événement rare.

En Amérique du Nord, le meilleur gisement du Maastrichtien supérieur est la formation de Hell Creek, le « Ravin de l’Enfer ». Elle s’étend sur le Montana et possède des équivalents dans l’Alberta, le Wyoming et les Dakota du Nord et du Sud. Elle recouvre une période de 2,2 millions d’années Au sommet, elle comporte la couche à iridium témoignant de l’impact de la météorite. Elle a livré de nombreux fossiles de plantes et d’animaux, dont près de cinq mille dinosaures. En supposant qu’ils avaient une longévité d’un siècle, David Fastovski et Peter Sheehan ont trouvé que dans la population de quatre générations, un seul individu a été retrouvé. Cela donne une bonne idée du caractère exceptionnel de la fossilisation.

Évolution de l’habitabilité et de la fossilisation durant le Campanien et le Maastrichtien, d’après Alfio Alessandro Chiarenza et al.

Il n’existe pas de formation rocheuse sur les autres continents qui nous renseigne aussi bien au sujet des derniers dinosaures, sachant que ces animaux n’y étaient pas les mêmes. Ils y avaient évolué différemment puisque les continents étaient partis à la dérive après la dislocation de la Pangée. Durant le Crétacé, l’Amérique du nord a elle-même été partagée en deux terres à cause de la Voie maritime intérieure de l’Ouest (Western Interior Seaway), qui l’a envahie de l’Alaska jusqu’au Mexique. Elle remplissait un bassin creusé pendant que les proto-Montagnes Rocheuses se soulevaient du côté occidental. Ces événements s’appellent les orogenèses Sevier et laramienne. La première a commencé il y a environ 140 Ma La seconde est datée très approximativement de 80-70 à 55-35 millions d’années. La formation de Hell Creek se trouvait sur la rive occidentale de cette mer. Du côté oriental, les anciens reliefs des Appalaches subsistaient. Ce territoire représente les deux tiers de l’Amérique du Nord mais les dinosaures y sont beaucoup moins représentés qu’à l’ouest. Les rares sites fossilifères sont surtout des dépôts marins dans lesquels les cadavres ont été transportés et désarticulés. De plus, il semble que de nombreuses roches du Crétacé porteuses de fossiles étaient été victimes de l’érosion.

Des scientifiques britanniques se sont attaqué au problème de la diminution des espèces connues entre le Campanien et le Maastrichtien et leur étude a été publiée en mars 2019 dans la revue Nature Communications. Ils ont utilisé la notion de niche écologique. Elle est définie comme un espace à n dimensions occupé par une espèce, chacune correspondant à un paramètre écologique : ressource nécessaire à la subsistance de l’espèce ou facteur climatique, par exemple. Les individus doivent pouvoir y vivre, mais aussi s’y reproduire. On effectue des modélisations de niches qui permettent de calculer l’habitabilité d’un territoire. Les paramètres climatiques utilisés par les auteurs ont été la température moyenne annuelle à proximité du sol et la hauteur des précipitations, calculées grâce à une modélisation du climat de cette époque.

Les trois familles de dinosaures de l’Amérique du Nord ont été prises en compte : les cératopsidés, qui sont des herbivores à cornes et collerettes comprenant le Tricératops, les hadrosauridés ou « dinosaures à bec de canard », également herbivores, et les tyrannosauridés. Les derniers paraissaient indifférents aux paramètres climatiques, ce qui n’était pas le cas des deux premiers. Le résultat est que dans les zones où les roches du Campanien et du Maastrichtien affleurent, l’habitabilité a décru. En revanche, à l’échelle de l’Amérique du Nord, elle est restée stable ou s’est même accrue. Il n’y a pas eu de baisse provoquée par le climat, contrairement à ce qui a été supposé. On note que l’habitabilité de l’Amérique du Nord s’est rétablie quand la Terre s’est remise de la crise Crétacé-Paléogène, mais les dinosaures n’étaient plus là pour en profiter.

Il reste à expliquer pourquoi le Maastrichtien a livré moins de fossiles que le Campanien. Ce qui serait en cause, ce sont les orogenèses Sevier et laramienne ainsi que les variations du niveau de la Voie maritime intérieure de l’Ouest. Durant le Campanien, ce niveau était élevé et la mer occupait une vaste surface. Les habitats terrestres s’en trouvaient réduits mais la sédimentation était accentuée. Les cônes alluviaux progressaient vers l’intérieur du bassin. À l’inverse, le retrait de la mer au cours du Maastrichtien a entraîné une augmentation de l’érosion. Les alluvions étaient déposés dans des endroits plus réduits. Le niveau de la mer continuant à baisser, des sédiments récents ont été emportés. Les dinosaures ont pu coloniser les terres basses mais les conditions de fossilisations n’étaient plus aussi bonnes. À l’ouest de l’Amérique du Nord, les sites fossilifères se sont déplacés vers le sud-est, le long des nouvelles côtes.

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Alfio Alessandro Chiarenza et al., Ecological niche modelling does not support climatically-driven dinosaur diversity decline before the Cretaceous/Paleogene mass extinction, Nature Communications 10, 1-14, 6 March 2019.

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08997-2

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