Dinosaures sauropodes : le gigantisme au bout du cou


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Depuis la découverte par Samuel Wendell Williston de l’emblématique Diplodocus en 1877, les sauropodes fascinent. Mais ce n’est que récemment que l’on a réalisé combien l’imposante taille corporelle de ces dinosaures herbivores se distinguait vraiment d’un point de vue écologique.

Le gigantisme des sauropodes (du grec « pied de lézard ») est un trait qui a émergé rapidement puis a perduré durant toute leur longue histoire évolutive, qui s’étale sur 140 millions d’années du Jurassique au Crétacé. Si la plupart pesaient de 15 à 40 tonnes, quelques espèces s’écartaient de la norme, tel le titanosaure Argentinosaurus dont les estimations s’échelonnent de 70 à 90 tonnes.

mh_mamenchisaurus

La taille, ça compte, mais il n’y a pas que ça, avertit le paléontologue Éric Buffetaut (Laboratoire de Géologie de l’ENS / CNRS) avertit :

« La taille n’est toutefois pas suffisante pour les définir. Si vous prenez les plus petits, d’autres dinosaures sont plus gros qu’eux. Un sauropode, c’est un modèle anatomique bien particulier de dinosaure quadrupède, avec un long cou, une longue queue, une petite tête et des membres en colonnes, un peu comme ceux d’un éléphant. »

Ce schéma de base masque une diversité insoupçonnée d’espèces (on en dénombrait 200 en 2010). Toutes présentent néanmoins un point commun : un long cou, en relation directe avec leur taille, puisqu’on observe que les familles qui avaient un cou plus court étaient aussi significativement plus petites que tous les autres groupes.

Ce long cou jouerait donc un rôle clé dans l’évolution vers le gigantisme.  C’est en tout cas l’hypothèse centrale qui ressort des premiers travaux du paléontologue Martin Sander (Université de Bonn), directeur d’une unité de recherche interdisciplinaire, créée en 2004 par la Fondation pour la recherche allemande afin d’étudier la question de l’apparition du gigantisme chez les sauropodes.

Selon Sander, le long cou de ces dinosaures leur aurait permis d’exploiter la végétation inaccessible aux petits herbivores à col court tout en baissant sensiblement le coût énergétique de la nourriture. En effet, là où un éléphant est obligé de se déplacer constamment pour prendre les végétaux avec sa trompe, un sauropode pouvait se contenter de bouger seulement le cou – horizontalement plutôt que verticalement, car peu d’espèces étaient dotées d’un cou leur permettant de brouter dans les plus hautes strates de végétation. Ce long cou ne pouvait être avantageux que couplé à un système respiratoire de type aviaire, qui leur offrait à la fois un apport en oxygène optimal à un moindre coût énergétique et des capacités accrues d’évacuation de la chaleur.

Mais à quoi sert d’être géant ? Pour un herbivore, le bénéfice le plus évident serait la réduction de la pression de prédation – de fait, dans la faune actuelle, les plus gros herbivores surpassent en taille les plus gros carnivores d’un ordre de grandeur, et c’était aussi le cas pour les sauropodes et les théropodes (groupe de dinosaures en majorité carnivores dont faisait partie le T. rex).

Pour que cet effet taille joue, encore fallait-il que les juvéniles arrivent à l’âge adulte rapidement. Ce qui impliquait de grandir vite, donc de posséder un métabolisme rapide. Ce dernier point fait aujourd’hui l’unanimité, selon Éric Buffetaut :

« une des approches les plus fructueuses est la géochimie isotopique de l’oxygène dans les restes osseux fossiles, qui donne une idée de la température interne de l’animal ; les analyses donnent toujours le même signal : les sauropodes étaient à sang chaud. »

Les analyses histologiques osseuses démontrent également que les jeunes grandissaient rapidement, atteignant leur maturité sexuelle suffisamment tôt pour que les populations puissent se reconstituer facilement.

Si ce modèle explicatif du gigantisme séduit globalement les paléontologues, certains points restent à l’état d’hypothèse. C’est le cas de leur système digestif qui aurait fonctionné comme une cuve de fermentation. Ou de leur système sanguin, ainsi que l’explique Buffetaut :

« un brachiosaure pouvait avoir la tête à 12 m au-dessus du sol. Comment le sang pouvait-il être pompé jusqu’au cerveau ? La girafe possède un système de valves pour empêcher que le sang redescende, on peut aussi imaginer que le cœur était gros et puissant, mais cela reste spéculatif. »

Les plus gros animaux à avoir foulé notre planète sont donc encore loin d’avoir livré tous les secrets de leur biologie fascinante.

 

les sauropodes en 5 chiffres

27 m

la longueur du Diplodocus, le plus grand dinosaure connu par un squelette quasi complet (cette estimation réaliste est celle de l’avisé Jean Le Loeuff ; le MNHN annonce 40 m).

82 l

le volume d’air à chaque inspiration de Mamenchisaurus (0,5 pour l’homme)

100 000 calories

le besoin journalier de Mamenchisaurus (2200 pour l’homme)

18 cm

la longueur des plus grands oeufs (deux fois moins que Aepyornis, oiseau fossile de Madagascar), qui révèle un taux de croissance rapide .

113 g

le poids du cerveau d’Apatosaurus  (1350 g pour l’homme), car le long cou nécessitait d’avoir une petite tête.

 

Organigramme de la cascade évolutive conduisant au gigantisme chez les sauropodes, tiré des travaux de Martin Sander. Cases vertes : propriétés biologiques des sauropodes (basales ou dérivées) ; cases noires : avantages évolutifs ; flèches noires : liens de causalité premiers menant au gigantisme ; cases et flèches bleues : boucles rétroactives. Le BMR est le taux métabolique de base. Des facteurs environnementaux, tels que la pression de prédation des théropodes sont aussi impliqués. Bref, avoir un long cou, c’est complexe (et très résumé dans ce bref exposé)

Organigramme de la cascade évolutive conduisant au gigantisme chez les sauropodes, tiré des travaux de Martin Sander. Cases vertes : propriétés biologiques des sauropodes (basales ou dérivées) ; cases noires : avantages évolutifs ; flèches noires : liens de causalité premiers menant au gigantisme ; cases et flèches bleues : boucles rétroactives. Le BMR est le taux métabolique de base. Des facteurs environnementaux, tels que la pression de prédation des théropodes sont aussi impliqués. Bref, avoir un long cou, c’est complexe (et très résumé dans ce bref exposé)

 


Le point de vue de Ronan Allain

paléontologue (MNHN), Conseiller scientifique de l’exposition Dinosaure, la vie en grand (Muséum national d’Histoire naturelle, prolongée jusqu’au 24 juin 2013) 

Une partie de l’exposition est consacrée au gisement à dinosaures découvert à Angeac (Charente) en 2010. Qu’est-ce qui fait la richesse de ce site ?

Un chantier de cette taille, je ne pense pas qu’il y en ait d’autres en France aujourd’hui. Scientifiquement, le site est exceptionnel pour la quantité d’os : on a ce qu’on appelle dans notre jargon un « bone bed », c’est-à-dire une très forte concentration d’os, puisqu’on en a déjà trouvé plus de 2000 sur la seule superficie d’un terrain de basket. Mais on a aussi la qualité, ces os sont très bien conservés dans des argiles. Enfin, il y a la diversité : on a beaucoup d’animaux différents de la même époque (130 Ma environ), dont des ornithomimosaures, ou dinosaures autruches, des théropodes herbivores dont on a trouvé 17 tibias droits, ce qui veut dire qu’on a un troupeau. Et puis il y a le sauropode géant, dont on a découvert le fémur, d’abord estimé à 2,4 m, mais qui mesure sans doute dans les 2,2 m, ce qui en fait un des plus grands du monde.

Que sait-on de son propriétaire ?

Pour l’instant, on n’a pas assez d’éléments pour décrire ce sauropode de façon convenable au plan scientifique. On est plus ou moins persuadé qu’on a affaire à une nouvelle espèce, mais il faut qu’on le compare plus en détail avec Turiasaurus, qui a été découvert en Espagne. On sait en tout cas qu’il faisait partie des plus grands dinosaures. Outre le fémur, on a trouvé des dents, des vertèbres, des métatarsiens, des métacarpiens, qui confirment la taille hallucinante de l’animal. L’exposition du Muséum sera l’occasion pour les gens de voir un moulage du fémur, fait in situ par Jean-François Tournepiche, conservateur du Musée d’Angoulême. C’est là qu’est conservé l’original, en 4 fragments sur des petits chariots à roulettes. Il a beaucoup souffert, si bien que le travail de reconstitution risque d’être très difficile.

Pourquoi ces dinosaures sont-ils devenus géants ?

Pour l’expliquer, il faut évidemment s’intéresser à leur physiologie. S’ils pouvaient atteindre pareille taille, c’est qu’ils avaient une physiologie propre qui le leur permettait, qui n’était ni celle des mammifères ni celle des reptiles. Savoir comment ils respiraient, comment ils mangeaient, comment ils se déplaçaient…  toutes ces questions sur leur biologie et leur comportement sont abordées dans l’exposition du Muséum. On y montre bien, par exemple, qu’ils avaient une respiration particulière, proche de celle des oiseaux, grâce à des sacs aériens contenus dans des cavités osseuses. Cela leur permettait d’avoir un cou relativement léger, donc plus long, donnant accès à davantage de nourriture sans bouger les pieds. Il ne peut pas y avoir qu’une seule raison pour expliquer le gigantisme : les particularités du milieu jouent également, par exemple l’absence d’un organisme aussi ravageur que l’homme – c’est à lui qu’on doit de ne pas avoir de plus gros herbivores sur la planète aujourd’hui.


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