Why did dinosaurs go extinct while other animals survived?

Il y a environ 65 millions d’années, un énorme astéroïde a percuté la Terre, assombrissant le ciel et tuant un grand nombre d’animaux, dont des dinosaures. Mais pour une raison quelconque, certaines créatures ont survécu, comme les mammifères, les crocodiles, les oiseaux et les tortues. Bien qu’enveloppée de mort, la catastrophe a permis l’essor des mammifères, entraînant une énorme explosion de leur diversité et de leur nombre.

De même, il y a 250 millions d’années, le monde a connu la pire extinction de masse de l’histoire : l’extinction de la fin du Permien. Aussi connu sous le nom de Great Dying, l’événement a été causé par une série d’éruptions volcaniques qui ont tué les trois quarts des animaux sur terre, et encore plus dans les océans. Mais encore une fois, certains animaux ont survécu.

Ces deux événements sont liés par un mystère : dans les extinctions massives, pourquoi certains animaux périssent alors que d’autres survivent ? Récemment, deux équipes distinctes se sont penchées sur ces deux événements d’extinction pour comprendre ce qui permet à une espèce de survivre lorsque le monde se meurt autour d’elle.

le la fin des dinosaures

Pour comprendre l’événement d’extinction qui a tué les dinosaures il y a 65 millions d’années, nous nous tournons d’abord vers la région de Tanis dans le Dakota du Nord.

Il y a environ 65 millions d’années, les malheureux poissons de cet estuaire ont connu une fin prématurée. À peine 10 minutes après que l’astéroïde Chicxulub a frappé la péninsule du Yucatan, d’énormes ondes sismiques ont secoué la région, secouant violemment l’eau. Contrairement aux tsunamis, qui sont des vagues géantes qui viennent d’un seul point, les vagues qui frappent le Tanis ressemblent à ce qui arrive à une piscine lors d’un tremblement de terre : les eaux confinées provoquent l’amplification des vagues. Cela a amené les sédiments au fond de la zone à enfouir les poissons vivants, dès une heure après l’événement d’impact.

Aujourd’hui, nous voyons les résultats sous forme de fossiles de poissons parfaitement préservés – certains même avec des tissus mous intacts.

Les fossiles de ces poissons contenaient quelque chose de fascinant : de petites sphérules de verre fondu et de roche dans leurs branchies. On pense que ces sphérules proviennent de l’impact lui-même. Après avoir frappé la Terre, l’astéroïde a envoyé une pluie de roche en fusion dans l’atmosphère, qui s’est ensuite cristallisée à haute altitude. Il a plu sur la Terre comme une précipitation mortelle. La présence de sphérules dans les branchies des poissons indiquait qu’ils étaient vivants lorsque les sphérules ont pénétré leur corps.

Un fossile de spatulaire récupéré sur le site fossilifère de Tanis. (Crédit : Pendant et al., Nature2022}

En 2017, le professeur émérite Jan Smith présentait l’œuvre de sa vie, qui comprenait des recherches sur ces poissons. Cela a immédiatement attiré l’attention d’une étudiante diplômée de l’Université d’Uppsala, Melanie Pendant. “J’ai envoyé un e-mail à Jan”, a déclaré Pendant à Big Think. “Je lui ai dit que s’ils avaient effectivement des poissons qui documentaient les dernières années du Crétacé – également connu sous le nom de” trou “car il y a si peu d’enregistrements de cette époque – alors nous pourrions faire une analyse isotopique et reconstruire la fin du Crétacé. ”

Pendant s’est rendu dans la région de Tanis et a collecté des spécimens, notamment des mâchoires de polyodons et des épines de nageoires pectorales d’esturgeons.

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“J’ai sélectionné ces os spécifiquement parce que j’avais appris qu’ils poussaient de manière très similaire à la croissance des arbres, en ajoutant une nouvelle couche chaque année, sans remodelage”, a déclaré Pendant à Big Think.

Comme ces poissons sont morts si soudainement après l’impact, l’équipe de Pendant a pu reconstituer les derniers instants de leur vie. En analysant les « anneaux » formés chaque saison au sein de ces ossements, ils ont pu déterminer que ces poissons mouraient au printemps dans l’hémisphère nord. Les tests d’isotopes de carbone ont soutenu cette conclusion, indiquant que le zooplancton et d’autres sources de nourriture étaient en augmentation au moment du décès. Leurs résultats ont été récemment publiés dans Nature.

Bien qu’il soit encore trop tôt pour tirer des conclusions, cela peut indiquer pourquoi certains animaux sont morts tandis que d’autres ont survécu. Le printemps est une période de reproduction, de naissance et de croissance. En combinant cela avec certains temps de gestation, cet astéroïde a frappé au moment idéal pour donner un véritable coup mortel à ces animaux. D’autre part, les animaux de l’hémisphère sud se seraient préparés pour l’hiver. La planification d’une saison froide aurait pu les aider à survivre. En effet, d’après ce qui a été vu jusqu’à présent, les animaux de l’hémisphère sud semblent avoir récupéré deux fois plus vite que leurs homologues de l’hémisphère nord.

“Il existe des preuves claires que de nombreux ancêtres des oiseaux modernes ont survécu dans l’hémisphère sud, il en va de même pour de nombreux crocodiles et tortues”, a déclaré Pendant à Big Think. “Il existe également de nombreuses preuves de la survie des premiers mammifères dans des terriers de l’hémisphère sud.”

Cependant, nous avons encore du chemin à parcourir avant de pouvoir dire que c’est pourquoi l’événement d’extinction du Crétacé-Paléogène a été l’une des extinctions les plus sélectives de l’histoire de la planète. Une étape majeure consiste à obtenir plus de fossiles qui étaient présents dans l’hémisphère sud. « L’un des plus grands défis est la différence dans les données disponibles. Il y a un énorme biais en faveur des localités de l’hémisphère nord, où de nombreuses découvertes de fossiles ont été publiées au cours des derniers siècles, alors que les données de l’hémisphère sud sont beaucoup moins nombreuses et avec plus d’espaces entre les deux », a déclaré Pendant.

La pire extinction au monde

Bien que l’événement qui a tué les dinosaures soit peut-être l’événement d’extinction le plus connu, ce n’était pas le pire. Il y a environ 250 millions d’années, l’extinction massive de la fin du Permien a tué 75 % des organismes terrestres et 90 % dans les océans. En fait, il a presque complètement mis fin à la vie sur Terre.

Il a été déclenché par des éruptions volcaniques massives en Sibérie. La libération de gaz à effet de serre provoque un changement brutal du climat, augmentant la température de la planète de 10 degrés Celsius. Mais encore une fois, certains types d’organismes ont survécu tandis que d’autres ont péri.

Pour comprendre pourquoi, une équipe de l’Université de Hambourg dirigée par le Dr. William Foster a utilisé l’apprentissage automatique pour examiner les similitudes entre les espèces qui ont survécu. L’utilisation de l’apprentissage automatique a permis à l’équipe de découvrir des connexions qui auraient pu être manquées auparavant et celles qui conduisent à des interprétations cohérentes. Leurs résultats sont récemment parus dans la revue Paléobiologie.

L’équipe a analysé 25 000 archives fossiles du sud de la Chine – des organismes tels que des algues, des bivalves, des éponges et des escargots. Leur algorithme d’apprentissage automatique a pu déterminer quels facteurs contribuaient à rendre une espèce plus susceptible de disparaître.

(Insérez l’image jointe à cet e-mail, WJF_Fossils.jpg. Légende : Fossiles de la fin de l’extinction du Permien. Crédit William Foster, utilisé avec permission.}

L’endroit où les organismes vivaient dans la colonne d’eau était un facteur qui contribuait à leur taux de survie. Dans l’océan peu profond, l’augmentation de la température aurait été mortelle pour les organismes, en particulier pour ceux qui vivaient déjà dans l’eau à la limite supérieure de leurs températures préférées. Au plus profond de l’océan, la diminution de l’oxygène dissous était le facteur critique. Mais ces organismes qui étaient mobiles pouvaient se déplacer vers une profondeur ou un endroit plus hospitalier et ont fini par survivre.

La survie se résumait parfois simplement au type de carapace d’un animal. Les brachiopodes en sont un bon exemple. “Les brachiopodes qui construisaient leur coquille à partir d’apatite au lieu de calcite étaient moins susceptibles de disparaître”, a déclaré Foster à Big Think. “Nous pensons que c’est parce que les brachiopodes qui fabriquent leur coquille à partir de calcite étaient plus vulnérables à l’acidification des océans.” Cette tendance s’est également poursuivie pour d’autres espèces.

Les espèces qui présentaient une grande variation au sein de l’espèce ont également survécu préférentiellement, peut-être parce qu’une plus grande variété génétique offrait une meilleure tolérance aux changements environnementaux.

Ces méthodes d’apprentissage automatique peuvent être utilisées pour prédire quelles espèces étaient les plus susceptibles de disparaître lors d’autres événements d’extinction, et elles peuvent même être utilisées aujourd’hui. Actuellement, les espèces disparaissent à un rythme 1 000 fois plus élevé que le taux de fond, dans ce que certains ont appelé la sixième extinction. « Si nous pouvons appliquer ces méthodes à la modernité [extinction], nous pourrions en fait faire des prédictions sur l’avenir d’espèces individuelles », a déclaré Foster. “Le véritable avantage est que nous n’aurions pas besoin d’étudier chaque espèce, ce qui coûte cher et nécessite d’énormes ressources en financement et en heures de travail. Au lieu de cela, le modèle créerait un moyen rentable de faire des prédictions. »

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