Enquête sur la disparition des dinosaures - 08/05/2007

• a) Avant - 65 millions d'années

Situation tectonique

Carte paléogéographique extraite de l'ouvrage Les mondes disparus, atlas de la dérive des continents, d'E. Buffetaut et J. Le Loeuff; les points représentent les principaux gisements de mammifères fossiles
(d'après J.-L. Hartenberger)

Les continents n'ont pas toujours eu l'aspect que nous leur connaissons. Ainsi, au Trias, c'est-à-dire au début de l'ère Secondaire, l'ensemble des terres émergées était rassemblé en une seule masse continentale, un super-contient appelé « Pangée ».

Mus par les forces de la tectonique des plaques, les continents commencent à se séparer au début du Jurassique. Ainsi, on date l'ouverture de l'océan Atlantique à –140 millions d'années environ.

A la fin du Crétacé, les continents avaient leur configuration presque actuelle, l'Inde étant encore un vaste continent s'étendant de l'emplacement actuel de l'île de la Réunion jusqu'à l'Asie avec qui elle s'apprêtait à entrer en collision ; l'Afrique était alors séparée de l'Europe par une vaste mer, la Téthys, mais des « ponts continentaux » permettaient le passage d'animaux entre Afrique et Eurasie, notamment via des terrains qui correspondent à l'Italie et à l'Espagne.

Attention, le cas de l'Inde pose ici problème: selon les paléontologues, elle devait former une bande continentale de Madagascar jusqu'en Asie.

A cette évolution de la géographie liée au déplacement des continents se combinent des changements dus aux variations du niveau des mers (elles-mêmes liées étroitement, au Mésozoïque, à des variations de l'activité des dorsales médio-océaniques, provoquant des changements de volume des bassins océaniques). Pendant une grande partie du Crétacé, le niveau des mers était si haut par rapport au niveau actuel que l'Europe par exemple, n'était qu'un archipel… Depuis cette époque, le niveau ne cesse de diminuer (on parle de régression marine), mais il a diminué plus fortement au cours de la fin du Crétacé :

Des études géochimiques ont montré un refroidissement des mers durant les 4 derniers millions d'années du Crétacé. La cause probable est une réorganisation majeure de la circulation océanique, sous l'effet d'un ralentissement de l'expansion océanique. Ce refroidissement s'accompagne d'une chute importante du niveau marin à la fin du Crétacé, d'amplitude évaluée à 200 mètres environ (c'est l'une des plus importantes qui se soient produites au cours des temps géologiques).

Situation climatique

Les roches sont de formidables archives pour qui sait les décrypter. D'après celles qui se sont formées au Crétacé, les géologues peuvent déduire que le Crétacé a été la période la plus chaude de l'histoire de la Terre, la température moyenne à la surface du globe restant au-dessus de 20°C, contre 15°C environ aujourd'hui.

Le Crétacé supérieur est d'ailleurs une des dernières époques pour lesquelles il existe une série de preuves, à l'échelle globale, montrant un climat totalement dépourvu de glace. Les coraux s'étendaient jusqu'à 30°N et S ; les arbres à pain espèce des pays tropicaux à alternance marquée entre saison sèche et saison des pluies crûrent jusqu'à 60°N au Groenland et on trouvait des palmiers en Alaska, déjà en position polaire. (A. BERGER, Le climat de la Terre)

Au Crétacé, des fougères arborescentes poussaient au Groenland et en Antarctique.Photo: K.G. Preston-Mafham

Ainsi, contrairement à l'heure actuelle, il n'existait pas de calottes glaciaires aux pôles. Il n'y a donc malheureusement aucune chance de retrouver un dinosaure congelé comme les Mammouths de Sibérie…

L'étude des plantes fossiles montre qu'il y avait des différences de climat suivant la latitude, avec des conditions plus tempérées dans les régions arctiques et antarctiques. Ces régions, à cette époque, se trouvaient déjà à de très hautes latitudes.

Les restes végétaux accompagnant ceux des dinosaures qui y ont été mis à jour indiquent l'existence de forêts, donc d'un climat beaucoup moins rigoureux qu'aujourd'hui. Cependant, le climat devait y être assez frais, car ni les tortues ni les crocodiles – animaux actuellement inféodés aux milieux tropicaux - n'ont été capables de vivre à ces latitudes au Mésozoïque.

Ainsi, les différences climatiques liées à la latitude étaient moins marquées qu'aujourd'hui, tout comme les variations saisonnières, mais ce serait une erreur que de se représenter les paysages mésozoïques comme exclusivement composés de forêts et marécages tropicaux.

Etat de la faune et de la flore

Les derniers dinosaures vécurent dans un environnement végétal bien différent de celui qu'avaient connu leurs ancêtres du Trias. Les flores continentales du Trias et du Jurassique étaient dominées par les fougères, les cycas et les conifères. Apparues il y a 150 millions d'années environ, les plantes à fleurs (les « Angiospermes ») ont commencé à dominer la végétation au Crétacé, représentant entre 50 et 80% des espèces. L'expansion de certains groupes de dinosaures, aux mâchoires pourvues d'efficaces « batteries dentaires », comme les Hadrosaures et les Cératopsiens, semble bien être liée au développement de cette nouvelle ressource alimentaire.

Copyright : Marc Giraud

A propos des dinosaures, de récentes études menées dans le Sud de la France ont mis en évidence un renouvellement des espèces au Maastrichtien, c'est-à-dire au cours des derniers millions d'années avant leur disparition finale. Un renouvellement qui va de pair avec une modification de l'environnement : tropical ou subtropical au début du Maastrichtien, le climat serait devenu plus tempéré au Maastrichtien supérieur. Ce changement climatique déjà évoqué s'est déroulé en même temps qu'une baisse importante du niveau marin.

Ainsi, le Crétacé supérieur, loin d'être une période de déclin pour les dinosaures, est marqué par une diversification considérable de ces animaux.

Sauropodes

Par exemple, certains groupes anciens, comme les Sauropodes, connaissent, avec les Titanosaures (exemple : l'Ampelosaurus en France), une radiation évolutive importante sur les continents du Sud ; ailleurs, des dinosaures plus récemment apparus comme les Hadrosaures et les Cératopsiens, montrent un foisonnement d'espèces…

En fait, contrairement aux études réalisées il y a quelques années et basées uniquement sur des gisements nord-américains, le nombre d'espèces de dinosaures avant leur disparition ne cesse d'augmenter : en l'an 2000, le paléontologue Jean Le Loeuff a recensé 67 espèces différentes (appartenant à 61 genres) de dinosaures ayant vécu juste avant la crise, auxquels il faut ajouter des dinosaures récemment découverts, comme Rapetosaurus et Masiaksaurus. Ainsi, on peut extrapoler le nombre de dinosaures ayant vécu jusqu'à la crise à plusieurs centaines d'espèces différentes sur toute la surface de la Terre.

A la fin du Crétacé, les dinosaures sont donc présents dans toutes les parties du monde, et sous toutes les latitudes. Ils constituaient alors un groupe en expansion, très diversifié, capable donc de s'adapter à des conditions de milieu extrêmement variées. Le mystère de leur disparition n'en est apparemment que plus complet.

Quant aux Oiseaux, que les paléontologues considèrent maintenant comme une branche particulière des dinosaures Théropodes, les restes trop parcellaires n'apportent pas de témoignages valables pour la crise K-T. Cependant, on observe au Crétacé une diversification rapide des oiseaux.

Spécimen d'Archaeopteryx, du Muséum d'Histoire Naturelle de Berlin, découvert en 1877.
Premier fossile découvert présentant à la fois des caractères de reptile et d'oiseau, Archaeopteryx a été le premier « dinosaure à plumes ou oiseau à écailles », démontrant l'origine dinosaurienne des oiseaux.

Il faut noter toutefois qu'à cette époque, les oiseaux n'étaient encore que des formes primitives ; les formes dites plus « modernes » ne se développeront qu'après la crise.

Ptérosaure

Les Ptérosaures, qui ne sont ni des dinosaures ni des oiseaux, évoluèrent au Crétacé vers des formes de plus en plus gigantesques. Ainsi, le Quetzalcoatlus devait atteindre 15 mètres d'envergure… soit 4 fois plus que le condor actuel : les grands Ptérosaures de la fin du Crétacé semblaient plutôt adaptés au vol en air calme. Avec une telle taille, ces animaux étaient tributaires des conditions climatiques des milieux où ils vivaient et devaient être très sensibles à toutes les bourrasques, orages et tempêtes. Les documents fossiles prouvent que le déclin des Ptérosaures fut progressif pendant les quelques millions d'années avant la crise.

Le Ptérosaure Quetzalcoatlus, le plus gros animal qui ait jamais volé Copyright Natural History Museum, John Sibbick

Les Reptiles marins étaient bien plus nombreux et diversifiés durant le Mésozoïque qu'aujourd'hui ; ils exploitaient alors dans les mers et les océans nombre de niches écologiques actuellement occupées par les Mammifères. Certains groupes comme les Plésiosaures et Mosasaures sont considérés en expansion avant la crise Crétacé-Tertiaire, alors que les célèbres Ichtyosaures s'éteignent progressivement au cours du Crétacé et ne sont pas connus au-delà de –90 millions d'années. Leur disparition est encore très mal comprise, car ces Reptiles avaient atteint un haut degré d'adaptation au milieu aquatique, jamais égalé par les autres Reptiles.

Des Ichtyosaures, selon John Sibbick

Selon Jean-Louis Hartenberger, les Mammifères sont restés pendant tout le Mésozoïque des animaux de petite taille, ne dépassant pas, pour les plus gros, la taille d'un blaireau, alors que la moyenne de leur poids corporelle tournait autour de 100 g. Pendant leur cohabitation avec les dinosaures (les Mammifères sont apparus il y a 200 millions d'années environ), les Mammifères appartenaient principalement aux Monotrèmes, aux Multituberculés et aux Marsupiaux. Dès le Crétacé franchi, leur poids moyen dépasse 10 kg, et très rapidement, on trouvera des animaux nettement plus grands en même temps que le groupe se diversifie, adoptant différentes stratégies pour exploiter les milieux.

Evolution de la taille des Mammifères terrestres répertoriés dans les gisements d'Amérique du Nord, du Crétacé au Cénozoïque. L'accroissement de taille, qui apparaît brutal, atteint vite un palier. Ce palier peut être considéré comme une limite au-delà de laquelle les contraintes surpassent les avantages que pourraient en tirer les espèces qui la franchiraient. Extrait de J.-L. Hartenberger

La vie dans les mers au Crétacé n'a pas été de tout repos… En effet, de très nombreux groupes de prédateurs ont fait leur apparition ou se sont développés et leurs effets dévastateurs sur les populations de proies ont représenté une révolution marine au Mésozoïque. Parmi les prédateurs, on retrouve des poissons téléostéens, des requins néosélaciens, des gastéropodes rôdant sur les fonds marins, des crustacés, etc.

Copyright: Karen Carr

Parallèlement, on observe une diminution de la biodiversité des fonds marins : brachiopodes et crinoïdes (lys de mer) entrèrent en profond déclin ; les bivalves s'enfoncèrent de plus en plus profondément dans les sédiments pour éviter les crabes et les gastéropodes ; d'autres acquirent par évolution des coquilles massives ou des garnitures d'épines.

Les mers chaudes du Crétacé ont également été peuplées par des Rudistes, groupe de Bivalves dont la coalescence des coquilles constituait des édifices construits à la structure rappelant celle des récifs coralliens, milieux propices au développement d'une grande diversité d'êtres vivants. Apparus il y a 155 millions d'années, les Rudistes ont évolué constamment pendant 90 millions d'années, sur le fond des mers chaudes et peu profondes ; leur large répartition géographique fait de ces fossiles de précieux indicateurs pour dater les couches géologiques qui les renferment.

Les Rudistes, groupe de Bivalves ayant disparu à la fin du Crétacé formaient, en association avec de nombreux autres organismes, de gigantesques récifs dans les mers chaudes du Crétacé, comme les coraux actuels. L'ensemble formait de véritables constructions à coquilles et squelettes calcaires sur le fond de la mer et à faible profondeur. La photo de gauche montre l'exemple d'un tel récif fossile, qui affleure aujourd'hui au Sultanat d'Oman; à droite : détail de Rudistes en position de vie. Copyright Photo: J. Philip - Dessin d'après Stanley

• b) Victimes et rescapés de la crise

Parmi les groupes qui ont disparu à tout jamais de la surface de la Terre, on trouve des Reptiles (Dinosaures, Ptérosaures, Mosasaures, Plésiosaures), mais aussi et surtout des Invertébrés (les célèbres Ammonites, Bélemnites, Rudistes).

Certains groupes persistent au Tertiaire, mais voient certaines de leurs familles disparaître : Mammifères, Squales, Poissons osseux, Oiseaux primitifs, ainsi que la quasi totalité des différentes familles planctoniques dans la mer (de très petits animaux unicellulaires à coquilles calcaire).

Evolution des Amniotes depuis 360 millions d'années. Copyright : Éditions Belin

Certains de ces groupes zoologiques montrent clairement une tendance à la réduction de la diversité, réduction manifestée à long terme dans les derniers millions d'années du Crétacé ; mais d'autres semblent s'évanouir au faîte de leur diversité, juste à la frontière K-T. D'autres encore dont on a supposé qu'ils s'étaient éteints à ce moment, comme les Ichtyosaures, avaient, en fait, disparu depuis longtemps.

Les survivants comprenaient la plupart des plantes et des animaux terrestres (insectes, escargots, grenouilles, salamandres, tortues, lézards, serpents, crocodiles, oiseaux, mammifères placentaires) et la plupart des invertébrés (étoiles de mer, oursins, mollusques, arthropodes), ainsi que la plupart des poissons.

Evolution des végétaux depuis 245 millions d'années.Copyright : Éditions Belin

Le monde végétal est moins touché que le monde animal : le nombre de disparitions y est nettement moindre. Pourtant, la multiplication du nombre de spores de fougères dans les sédiments lacustres de divers sites nord-américains juste au passage du Crétacé au Tertiaire, et la chute des grains de pollen des plantes à fleurs témoignent d'un bouleversement important. Mais d'un bouleversement de courte durée : les pourcentages des spores de fougères et de grains de pollen redeviennent en effet rapidement normaux. Tout se passe comme si l'abondance des plantes à fleurs avait décru soudainement et en même temps que l'accumulation d'iridium dans les sédiments. Les fougères sont parmi les premiers végétaux à recoloniser la terre après la crise.

Il ne faut pas oublier que les végétaux sont capables de survivre pendant de longues périodes d'extinction car leurs graines, spores ou rhizomes peuvent supporter des conditions défavorables pendant longtemps : des graines retrouvées près de momies égyptiennes ont pu être mises en culture normalement après un « sommeil » de plusieurs milliers d'années.

Selon les estimations, près de 70% des espèces qui vivaient à la fin du Crétacé furent donc anéantis par cette phase d'extinction.

Ainsi, il s'agit bien d'une extinction en masse, au sens où on l'entend habituellement, puisqu'elle affecte dans un court laps de temps des groupes extrêmement variés, adaptés à des modes de vie très divers et ceci dans le monde entier. L'ampleur de cette crise l'a fait reconnaître depuis longtemps comme une des grandes coupures de l'histoire de la vie.

Comme on peut également le remarquer, un des caractères des extinctions de la fin du Crétacé est leur sélectivité : alors que certains groupes comme les dinosaures sont décimés, d'autres survivent apparemment sans être très affectés, comme les crocodiliens et les tortues.

D'ailleurs, parmi les animaux terrestres, le poids semble avoir été un critère de sélection : aucun animal de plus de 25 kg ne semble avoir survécu à la crise, y compris parmi les Mammifères.

Enfin, on peut dire que les animaux les moins touchés sont ceux vivant en eaux douces : poissons, amphibiens, certaines tortues, et crocodiliens ; chez ces derniers, même les espèces de grosse taille ont survécu.