Pa­ta­go­ti­tan, le plus grand des dinosaures

Des fouilles me­nées de 2013 à 2015 en Pa­ta­go­nie, en Ar­gen­tine, ont per­mis de re­cons­ti­tuer 70 % du sque­lette d’une es­pèce in­con­nue de di­no­saure. Se­lon des paléontologues, Pa­ta­go­ti­tan – c’est son nom – de­vait pe­ser pas moins de 60 tonnes. Ce­la fait de ce co

La Recherche - - Fondamentaux - Jo­sé Luis Car­bal­li­do et Die­go Pol, mu­sée de paléontologie Egi­dio Fe­ru­glio, à Tre­lew, en Ar­gen­tine

Plus de huit mil­lions d’ es­pèces vivent à la sur­face de la Terre. Pour­tant, ce nombre im­pres­sion­nant n’est qu’un pe­tit échan­tillon de la va­rié­té d’es­pèces ayant exis­té sur notre pla­nète tout au long de son his­toire. Cette di­ver­si­té bio­lo­gique connaît-elle des li­mites ? La cor­pu­lence pour­rait être l’une d’elles, même si nous ne sa­vons pas où pour­rait se si­tuer le maxi­mum. En re­vanche, nous sa­vons que les plus grands ani­maux ter­restres ac­tuels, les élé­phants, sont loin d’at­teindre la taille de cer­tains dinosaures ter­restres dis­pa­rus il y a quelque 66 mil­lions d’an­nées. Ces ver­té­brés gi­gan­tesques fai­saient par­tie d’un groupe par­ti­cu­lier, les sau­ro­podes. Notre équipe, re­grou­pant des paléontologues, des pa­léo­bio­lo­gistes, des géo­logues, vient de dé­cou­vrir un nou­veau re­pré­sen­tant de cette es­pèce, dans la pro­vince de Chu­but (voir carte p. 74), au centre-sud de l’Ar­gen­tine, en Pa­ta­go­nie – ré­gion géo­gra­phique tra­ver­sant le Chi­li et l’Ar­gen­tine, et com­po­sée de pla­teaux à l’est et de hautes mon­tagnes à l’ouest. Bap­ti­sé Pa­ta­go­ti­tan, ce sau­ro­pode nous en ap­prend plus sur l’his­toire et les ca­rac­té­ris­tiques de ces co­losses (1). Les sau­ro­podes étaient her­bi­vores. Les pre­miers re­pré­sen­tants de cette li­gnée, les sau­ro­po­do­morphes, étaient pe­tits, bi­pèdes, et leur poids ne dé­pas­sait pas 35 ki­lo­grammes. Autre ca­rac­té­ris­tique : leur cou était re­la­ti­ve­ment court, à l’in­verse de leur crâne, dis­pro­por­tion­nel­le­ment grand par rap­port à leur corps. Les sau­ro­po­do­morphes fai­saient par­tie des pre­miers dinosaures : ils sont ap­pa­rus sur Terre il y a en­vi­ron 230 mil­lions d’an­nées et se sont éteints en­vi­ron 30 mil­lions d’an­nées plus tard. Les pre­miers sau­ro­podes qua­dru­pèdes sont ap­pa­rus quelques mil­lions d’an­nées plus tard. Ces ani­maux pos­sèdent un cou et une queue bien plus longs que les sau­ro­po­do­morphes ; à l’in­verse, la taille de leur tête a beau­coup di­mi­nué par rap­port à celle de leur corps. Ils sont aus­si bien plus lourds que leurs an­cêtres : en­vi­ron 6 tonnes. Un poids qui ne cesse d’aug­men­ter par la suite.

Vé­ri­table suc­cès de l’évo­lu­tion chez les ver­té­brés, les sau­ro­podes ont do­mi­né le monde des her­bi­vores ter­restres pen­dant plus de 140 mil­lions d’an­nées, jus­qu’à leur dis­pa­ri­tion au cours de l’ex­tinc­tion mas­sive qui s’est pro­duite il y a en­vi­ron 66 mil­lions d’an­nées. À quoi est due cette réus­site ? Cer­tai­ne­ment à leurs ca­rac­té­ris­tiques ana­to­miques et phy­sio­lo­giques uniques. Se­lon les spé­cia­listes, leur pe­tite tête laisse sup­po­ser que les sau­ro­podes ne mâ­chaient pas les ali­ments, au contraire des mam­mi­fères : la bouche ne de­vait ser­vir qu’à cou­per les branches et les feuilles, qui étaient in­gé­rées en quan­ti­tés mas­sives, puis di­gé­rées par fer­men­ta­tion dans les in­tes­tins. Leur grand cou de­vait leur per­mettre d’at­teindre de grandes quan­ti­tés de four­rages sans avoir be­soin de dé­pla­cer leur corps mas­sif, tan­dis que leur longue queue au­rait ser­vi de sta­bi­li­sa­teur aux muscles puis­sants uti­li­sés pour bou­ger les pattes pos­té­rieures. En­fin, l’ana­lyse de tis­sus os­seux fos­si­li­sés a per­mis d’es­ti­mer que leur crois­sance était ex­trê­me­ment ra­pide, de sorte qu’ils de­vaient at­teindre leur taille gi­gan­tesque en quelques an­nées à peine ; un avan­tage non né­gli­geable car ce­la leur per­met­tait de se mettre ra­pi­de­ment à l’abri des pré­da­teurs. Au dé­but du Cré­ta­cé (il y a 145 mil­lions d’an­nées) sont ap­pa­rus les ti­ta­no­saures. Ces der­niers ha­bi­taient dans les en­vi­ron­ne­ments conti­nen­taux de toute la pla­nète, y com­pris dans ce qui est au­jourd’hui l’An­tarc­tique – leur zone de pré­di­lec­tion fut néan­moins l’Amé­rique du Sud. Ils connurent leur apo­gée au Cré­ta­cé s u p é r i e u r ( e n t re - 1 0 0 , 5 e t -66 mil­lions d’an­nées). Ils furent la li­gnée la plus di­ver­si­fiée des sau­ro­podes : 90 es­pèces, soit 30 % de tous les sau­ro­podes connus à c e j o u r. L a c o rpu­lence des ti­ta­no­saures était ex­trê­me­ment va­riée : entre 5 et 6 tonnes pour les plus pe­tites es­pèces, et jus­qu’à 60 tonnes pour les plus im­po­santes. Pen­dant les 150 mil­lions d’an­nées où les dinosaures ont peu­plé la Terre, le ter­ri­toire oc­cu­pé au­jourd’hui par l’Ar­gen­tine a su­bi d’énormes chan­ge­ments. À l’époque où ils étaient les plus nom­breux, au Cré­ta­cé, le cli­mat mon­dial était bien plus chaud que ce­lui que nous connais­sons : l’An­tarc­tique était cou­vert de vé­gé­ta­tion ; on ne trou­vait pas en Pa­ta­go­nie les grands champs de glace que l’on voit au­jourd’hui – la flore se com­po­sait de co­ni­fères, de cy­ca­dales (*) et de fou­gères ; la cor­dillère des Andes ne s’était pas en­core for­mée. L’eau qui, de nos jours, est conge­lée dans les ca­lottes po­laires fai­sait par­tie des océans, dont le ni­veau était en consé­quence plus éle­vé et la sur­face bien plus éten­due. Les conti­nents étaient re­grou­pés en deux grands blocs su­per­con­ti­nen­taux : la Lau­ra­sie au nord et le Gond­wa­na au sud. L’Amé­rique du Sud fai­sait par­tie de ce se­cond bloc, au même titre que l’An­tarc­tique, l’Afrique, Ma­da­gas­car, l’Océa­nie et l’Inde. Les tailles di­verses des es­pèces de ti­ta­no­saures sont un su­jet sur le­quel nous avons – et au­jourd’hui en­core – plus de ques­tions que de ré­ponses. Ce­la est dû, en par­tie, au fait que dif­fé­rentes es­pèces de très grande taille – comme l’Ar­gen­ti­no­sau­rus ou le Puer­ta­sau­rus – ont été iden­ti­fiées sur la base de sque­lettes très in­com­plets (dont les restes ont été trou­vés en Pa­ta­go­nie). De ce point de vue, la dé­cou­verte d’une nou­velle es­pèce de ti­ta­no­saures sur un site pa­léon­to­lo­gique ex­cep­tion­nel, dans le centre de la pro­vince du Chu­but, a per­mis une avan­cée si­gni­fi­ca­tive dans l’étude de l’évo­lu­tion du gi­gan­tisme chez les ti­ta­no­saures.

Cendres vol­ca­niques

L’ex­ca­va­tion du nou­veau site pa­léon­to­lo­gique, bap­ti­sé La Fle­cha d’après le nom de la vaste ex­ploi­ta­tion agri­cole sur la­quelle il se trouve, dans le centre du Chu­but, s’est dé­rou­lée entre le dé­but de l’an­née 2013 et la fin de l’an­née 2015. Tout a com­men­cé de ma­nière fortuite : un em­ployé de l’ex­ploi­ta­tion, Au­re­lio Hernán­dez, a mis au jour ce qui lui sem­blait être des restes fos­siles. Il en a aver­ti la fa­mille Mayo, pro­prié­taire du champ, qui a, à son tour, in­for­mé le mu­sée pa­léon­to­lo­gique Egi­dio Fe­ru­glio de Tre­lew, dans l’est du Chu­but. Un tech­ni­cien du mu­sée, en­voyé sur place, a alors confir­mé la dé­cou­verte. Par­mi les fos­siles se trou­vait même un fé­mur de 2,40 mètres de long ! Au to­tal, les fouilles ont per­mis de col­lec­ter plus de 150 os. Ces fos­siles ont conduit à l’iden­ti­fi­ca­tion d’une nou­velle es­pèce de ti­ta­no­saures, que l’on bap­ti­sa Pa­ta­go­ti­tan mayo­rum : le ti­tan de Pa­ta­go­nie dé­cou­vert chez la fa­mille Mayo. Sur trois ni­veaux de roches, cor­res­pon­dant à trois époques dif­fé­rentes, on a re­trou­vé les os

Au Cré­ta­cé, le cli­mat était bien plus chaud, l’An­tarc­tique était alors cou­vert de vé­gé­ta­tion

fos­si­li­sés de plu­sieurs in­di­vi­dus de la même es­pèce. La sé­quence de roches sé­di­men­taires conte­nant les fos­siles pos­sède une épais­seur d’en­vi­ron 3,5 mètres. Elle se com­pose de sables à grain moyen, de li­mon ou d’ar­giles à grain fin. Ce type de roches in­dique que le site était une plaine d’inon­da­tion, si­tuée à proxi­mi­té d’une ri­vière, et que les sque­lettes sont res­tés cou­verts par des eaux s’écou­lant à faible dé­bit. Des ana­lyses ont per­mis d’es­ti­mer que les os de­vaient ap­par­te­nir à au moins six in­di­vi­dus dif­fé­rents. Ils ont sur­tout per­mis de re­cons­ti­tuer en­vi­ron 70 % d’un sque­lette de Pa­ta­go­ti­tan mayo­rum. Une pro­por­tion ex­cep­tion­nelle, qui n’a été at­teinte que pour une quin­zaine d’es­pèces de ti­ta­no­saures. Dans les strates de La Fle­cha ont aus­si été re­trou­vées des cendres vol­ca­niques blan­châtres. Une dé­cou­verte pré­cieuse pour les géo­logues et les paléontologues, car elles contiennent ha­bi­tuel­le­ment des com­po­sés riches en ura­nium ra­dio­ac­tif qui, en se dé­com­po­sant gra­duel­le­ment en plomb, per­mettent d’éta­blir l’an­cien­ne­té des érup­tions. Dans notre cas pré­cis, l’ana­lyse de cendres a four­ni un âge com­pris entre 101,8 et 101,44 mil­lions d’an­nées. En d’autres termes, ces roches datent de la moi­tié du Cré­ta­cé et coïn­cident avec la grande di­ver­si­fi­ca­tion évo­lu­tive des ti­ta­no­saures.

Es­ti­mer la masse cor­po­relle

Au mi­lieu des os de Pa­ta­go­ti­tan, nous avons éga­le­ment iden­ti­fié plus de 80 dents de dinosaures car­ni­vores, de la fa­mille des Car­cha­ro­don­to­sau­rus. Ce groupe taxo­no­mique ras­semble les plus grands car­ni­vores connus. Ces der­niers étaient bien plus mas­sifs que ceux des autres groupes, mais tout de même dix fois plus pe­tits que le Pa­ta­go­ti­tan, ce qui ex­plique pro­ba­ble­ment pour­quoi ils n’ont pas été ca­pables de le chas­ser. En re­vanche, la pré­sence de cette mul­ti­tude de dents au mi­lieu des fos­siles pour­rait in­di­quer que ces Car­cha­ro­don­to­sau­rus consom­maient les ca­davres de Pa­ta­go­ti­tan. Le poids ou la masse cor­po­relle sont des va­riables bio­lo­giques ex­trê­me­ment im­por­tantes pour les ani­maux vi­vants, et fa­ci­le­ment me­su­rables. C’est loin d’être aus­si simple pour les es­pèces éteintes comme les dinosaures, dont on n’a re­trou­vé que des os fos­si­li­sés. L’es­ti­ma­tion de la masse cor­po­relle peut alors se faire de deux ma­nières – uni­que­ment va­lables pour les ani­maux qua­dru­pèdes. La pre­mière dé­marche consiste à me­su­rer le dia­mètre des os prin­ci­paux des pattes an­té­rieures et pos­té­rieures – res­pec­ti­ve­ment l’hu­mé­rus et le fé­mur – et à es­ti­mer, à par­tir de ce­la, le poids to­tal de l’animal au­quel ils

ap­par­te­naient. La se­conde consiste à cal­cu­ler le vo­lume de l’animal à par­tir d’une image tri­di­men­sion­nelle des on sque­lette, et d’ajou­ter le poids hy­po­thé­tique de son tis­su adi­peux blanc. Dans le cas du Pat a go ti­tan, nous avons fait ap­pel aux deux mé­thodes. À par­tir du dia­mètre des os que nous avons mis au jour, nous avons es­ti­mé son poids à 69 tonnes (avec une marge d’er­reur de plus ou moins 15 tonnes). Le cal­cul vo­lu­mé­trique nous a don­né une es­ti­ma­tion de 61 tonnes. Mal­gré les ap­proxi­ma­tions, ces va­leurs res­tent su­pé­rieures à celle de n’im­porte quel autre di­no­saure : elles sont, par exemple, deux fois plus im­por­tantes que celle d’un géant bien connu de l’hé­mi­sphère nord, le bra­chio­saure. Deux autres ti­ta­no­saures contem­po­rains du Pat ago­ti­tan concourent au titre de plus grand di­no­saure connu : il s’agit de l’ Ar­gen­ti­no­sau­rus, dé­cou­vert dans la pro­vince de Neu­quén, en 1989, au centre-ouest de l’Ar­gen­tine, et du Puer­ta­sau­rus reui­li, dé­ter­ré dans la pro­vince de San­ta Cruz, au sud de l’Ar­gen­tine, en 2001 (2). Mais la com­pa­rai­son avec ces deux mas­to­dontes n’est pas si simple, parce que peu d’os de ces deux géants ont été ex­hu­més. En outre, ils n’ap­par­tiennent pas à leurs pattes an­té­rieures ou pos­té­rieures. Au mi­lieu de la maigre quan­ti­té d’ osc on nusd’ Ar­gent inos au ru soude Puer ta sa urus, on trouve tout de même les pre­mières ver­tèbres tho­ra­ciques. Or, par­mi les fos­siles de Pa­ta­go­ti­tan que nous avons dé­cou­verts, se trouvent éga­le­ment des ver­tèbres. En les me­su­rant et en les com­pa­rant, nous avons éta­bli que les trois es­pèces de dinosaures de­vaient être de taille équi­va­lente, ou presque : les ver­tèbres de Pa­ta­go­ti­tan sont en­vi­ron 10 % plus grandes que celles de ses congé­nères, ce qui sug­gère qu’il de­vait être le plus im­po­sant des trois. Mais l’ im­por­tance de la dé­cou­verte de Pat a go ti­tan ne tient pas uni­que­ment à sa taille ou à son poids. Elle vaut aus­si pour les in­for­ma­tions qu’elle nous ap­porte, pour la pre­mière fois, sur l’ana­to­mie des dinosaures géants. Ces in­for­ma­tions nous per­mettent d’ana­ly­ser l’évo­lu­tion de ce groupe de mas­to­dontes de ma­nière plus pré­cise. Une re­cons­truc­tion phy­lo­gé­né­tique, à l’aide d’une ma­trice conte­nant les ca­rac­tères ana­to­miques du sque­lette de 87 dinosaures (dont 28 ti­ta­no­saures), a ain­si per­mis de dé­ter­mi­ner que Pa­ta­go­ti­tan ap­par­tient aux lon­co­saures. Le nom de ce groupe fait ré­fé­rence à un mot de la langue ma­puche – les Ma­puche sont une com­mu­nau­té abo­ri­gène de la zone centre-sud de l’Ar­gen­tine et du Chi­li – qui si­gni­fie « chef », « ca­cique ». Il ren­voie à la grande taille de ces ti­ta­no­saures et à l’ori­gine des fos­siles, trou­vés en Pa­ta­go­nie.

Ra­dia­tion évo­lu­tive

Il y a un peu plus de 100 mil­lions d’an­nées, la Terre connais­sait une conjonc­ture par­ti­cu­lière : une époque de di­ver­si­fi­ca­tion évo­lu­tive ra­pide – en termes tech­niques, une ra­dia­tion évo­lu­tive –, ain­si que l’épi­sode de gi­gan­tisme le plus ex­trême qu’ait connu notre pla­nète. Elle s’ap­prê­tait aus­si à vivre la ra­dia­tion évo­lu­tive d’autres es­pèces, comme les dinosaures car­ni­vores et les cro­co­diles, le dé­but d’une re­struc­tu­ra­tion ma­jeure des éco­sys­tèmes ter­restres, avec l’ap­pa­ri­tion des plantes à fleurs an­gio­spermes, et l’aug­men­ta­tion de la tem­pé­ra­ture glo­bale. Le Pa­ta­go­ti­tan est ap­pa­ru et a pros­pé­ré dans ce contexte. Puisse-t-il nous ap­por­ter d’autres ren­sei­gne­ments sur cette pé­riode du monde mé­so­zoïque qui reste mal connue.

J. L. Car­bal­li­do et al., Proc. R. Soc. B, 284, 20171219, 2017. J. F. Bo­na­parte et R. A. Co­ria, Ame­ghi­nia­na, 30, 271, 1993 ; F. E. No­vas et al., Rev. Mus. Ar­gen­ti­no Cienc. Nat., 7, 31, 2005.

L’Ar­gen­ti­no­sau­rus et le Puer­ta­sau­rus reui­li concourent aus­si au titre de plus grand di­no­saure connu

Sur le site de La Fle­cha (ci-des­sus), les fouilles ont ré­vé­lé un fé­mur, long de 2,40 m, de Pa­ta­go­ti­tan mayo­rum, com­pa­ré ici à la taille du pa­léon­to­logue Jo­sé Ca­nu­do.

L’ap­pa­rence du Pa­ta­go­ti­tan (ci-des­sus en haut, en vue d’ar­tiste) a été re­cons­ti­tuée à par­tir des os iden­ti­fiés et col­lec­tés à La Fle­cha, et pro­ve­nant de dif­fé­rents in­di­vi­dus (ci-des­sus en cou­leur).

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