Les ichnites : des fossiles indirects

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27 au 29 novembre 2015

Quand les poules avaient des dents

Rioja, sur les traces de pas des dinosaures

Organisateurs : Mag & Jean-Jacques ; Participants : Anita et Jean-Vincent, Cathy & Jean-Louis, Cathy L., Françoise I., Françoise R., Françoise & Lucien, Jacqueline, Jean-François et Danièle G., Madeleine, Mylène, Charly et Marie-France

Alors, comment est-il possible que nous puissions voir aujourd’hui ces traces de pas d’animaux disparus depuis si longtemps ? En préambule, il faut préciser que si, au Jurassique, la mer Téthys recouvrait une grande partie de l’Europe actuelle et pénétrait dans ce qui est aujourd’hui la vallée de l’Ebre, au Crétacé, les plaques tectoniques ont amorcé des déplacements relatifs qui ont provoqué l’érection de montagnes et des changements dans les dispositions des continents et des mers. Il y a 120 millions d’années, les terres, qui constituent aujourd’hui La Rioja, formaient alors un delta étendu à l’embouchure d’un fleuve, le climat était chaud et humide, les reliefs étaient couverts d’une végétation dense s’estompant sur la côte pour devenir une vaste étendue marécageuse où des lacs laissaient la place à des lagunes aux eaux peu profondes jusqu’à une frange côtière soumise à l’influence des marées. Les roches gardent aussi la mémoire de séismes ayant provoqué des failles et des glissements de terrain. Sur ces sols meubles et fangeux s’imprimaient les traces des pas des animaux de l’époque, dinosaures, crocodiles, tortues, on y voyait aussi les orifices et cheminements creusés par les mollusques et crustacés. Les schémas ci-dessus montrent en (A) le pas d’un dinosaure. Beaucoup d’empreintes ont disparu sous l’effet de l’eau ou de l’accumulation de vase venue les combler. Mais parfois, la boue en séchant s’est légèrement durcie, la rendant plus résistante à l’action de l’érosion (B). Avec le temps, cette trace a été recouverte par une nouvelle couche de sédiments (C). Sur de plus longues durées, ces types de terres se sont transformées en différentes sortes de roches qui ont ainsi fossilisé la trace. Après l’érosion ou les mouvements géologiques, celle-ci pourra se retrouver en surface. Si la matière où l’animal a laissé son empreinte est plus dure que celle qui l’a comblée, l’empreinte deviendra visible en creux, ainsi qu’elle s’est formée. Mais si, au contraire, c’est la strate de recouvrement qui s’avère plus dure, c’est une image négative de la trace que nous observons, un moulage (D). Toutefois, ce processus n’est ni simple ni fréquent. Les gisements de La Rioja nous montrent donc un ensemble d’un intérêt exceptionnel par la qualité et la quantité des découvertes. – Schémas ci-dessus : Processus de formation d’une ichnite, empreinte de pas d’un dinosaure (strate jaune, puis orangée) et de son moulage correspondant (strate bleutée) – Photos : Fossile de sol craquelé (mud cracks), crevassé par l’assèchement de l’argile sous l’action du soleil (près du gisement de Valdecevillo) – Ichnites (Navalsaz, La Era del Peladillo)-

Les traces apportent aux scientifiques des informations de deux types. Tout d’abord, elles apportent diverses données sur l’anatomie des dinosaures, complétant les informations apportées par les restes osseux. Ensuite, elles nous donnent l’opportunité de connaître quelques aspects de l’activité et du comportement de ces animaux. En ce qui concerne leur forme, les empreintes tridactyles (de 3 doigts), les plus courantes, correspondent généralement à celles de dinosaures bipèdes (qui marchent sur leurs pattes arrière). On y voit la marque des griffes et des coussinets. Il y en a de tailles très diverses et elles appartiennent à deux groupes de dinosaures différents : les ornithopodes, herbivores, et les sauropodes, carnivores. Les traces arrondies à cinq doigts que l’on peut parfois observer appartiennent à des sauropodes quadrupèdes herbivores, parfois de grande taille. Les marques des pattes antérieures sont d’ordinaire de moindre taille. La grandeur et la profondeur des empreintes donnent approximativement la taille de l’animal correspondant. La foulée, distance qui sépare deux traces consécutives produites par le même pied, informe sur la vitesse de la marche. L’angle formé par trois ichnites (traces de pas) consécutives produites par le même pied nous informe sur la façon d’avancer. La relation entre ces deux données nous indique si l’animal marchait ou courait. – Photo ci-dessous : Ichnite partiellement recouverte d’un bourrelet de vase fossilisée à la base de l’empreinte (El Villar-Poyales) –

Il existe des fossiles de deux sortes. Les restes de végétaux et de bois, coquilles de mollusques, dents, écailles, vertèbres de poissons et de crocodiles, ossements de dinosaures, forment la partie essentielle de l’anatomie d’un organisme vivant et sont pour cela considérés comme des fossiles directs. Il existe un autre type de fossiles qui, bien qu’ils ne fassent pas partie de l’anatomie d’un organisme, sont toutefois produits par l’activité biologique d’un être vivant, ce sont les fossiles indirects. Parmi ceux-ci se trouvent les traces ou empreintes, qui nous informent sur la locomotion des organismes qui les produisent, les coprolithes, ou dépositions fécales, qui nous renseignent sur l’alimentation de leurs propriétaires, et les oeufs qui nous apportent des clés sur leur reproduction et nidification (Bibliographie sur les Coprolithes : Aguirrezabala, L.M., Rorres J.A. & Viera L.I. 1985). – Cartes : Modèle cinématique du mouvement de la Plaque Ibérique en relation avec la Plaque Européenne entre le Trias et le Tertiaire. Dans la partie occidentale (flèche verte) le déplacement relatif est de 30 km (1), 50 km (2), 150 km (3), 340 km (4) et 200 km (5) (Grandjean,1994) – Massifs paléozoïques, terres émergées vers -300 Ma (représentées dans leur disposition et orientation actuelle, pour une meilleure compréhension) –

Ainsi, la meilleure façon de connaître le régime alimentaire d’un Dinosaure est de découvrir les restes de son dernier repas. En 1995, les chercheurs ont découvert un coprolithe (déjection) de Tyrannosaure (ayant vécu entre -68 et -66 Ma dans l’actuelle Amérique du Nord). A l’origine, il devait peser 2,5 kg (le coprolithe, pas le tyrannosaure !) – une bouse de vache pèse environ 3 kg -. L’examen révéla qu’il contenait des fragments d’os brisés, partiellement digérés, d’un jeune herbivore. De même, grâce à l’étude des dents, les paléontologues peuvent émettre certaines certitudes. Les dents des Théropodes comme Allosaurus (155-145 Ma, Amérique du Nord et Europe) ou Tyrannosaurus sont de véritables scies qui leur permettaient de découper la chair de leurs victimes avant de l’avaler. Celles des Théropodes Spinosaurus ou Baryonyx sont coniques et ressemblent à celles des crocodiles : ils se nourrissaient probablement de poissons. Quant aux ornithomimidés (ex: Deinocheirus), aux oviraptoridés (ex: Caudipteryx), ou aux thérizinosauridés (ex: Therizinosaurus), ils ne possédaient pas de dents du tout. Par ailleurs, les plus anciennes preuves de l’existence de l’herbe la font remonter à 55 millions d’années, soit à la fin du Paléocène. Les forêts tropicales étaient alors dominantes. En Europe, le paysage était constitué de marécages tropicaux avec des sous-bois composés de fougères, de prêles et de palmiers. Selon une étude publiée dans la revue Science en 2005, cette théorie est remise en cause. L’équipe de Caroline Strömberg, du muséum d’histoire naturelle de Stockholm, a découvert en Inde les traces de la consommation d’herbe dans des excréments fossilisés. Ces chercheurs étudiaient le régime alimentaire de grands dinosaures herbivores, les Titanosaures, qui vivaient dans le sous-continent indien. Dans les coprolithes se trouvent des cristaux de silice – phytolithes -, fabriqués par les cellules des plantes. Strömberg et ses collègues s’attendaient à trouver des phytolithes issus de conifères ou de cycadées. Ils ont donc été surpris de tomber sur ces petits cristaux qui ne ressemblent qu’à ceux de l’herbe. L’analyse des coprolithes indique ainsi que les graminées représentaient une petite part de l’alimentation des dinosaures. L’herbe est donc longtemps restée une denrée rare à la surface de la terre. – Photos : Phytolithes observés au microscope électronique à balayage – Ci-dessous : Gastrolithes à l’emplacement de l’estomac d’un Psittacosaurus (American Museum of Natural History) –

Il existe aussi des gastrolithes (pierres stomacales). Depuis longtemps, les paléontologues se demandaient comment les grands herbivores pouvaient se nourrir. En effet, leur dentition ne leur permettait pas de mâcher. Le mystère fut résolu en 1985 avec la découverte de 64 pierres polies coincées entre le pelvis et les côtes d’un Barosaure (150 Ma, Etats-Unis et Tanzanie). A l’image des poules actuelles, ces grands dinosaures végétariens possédaient des meules dans l’estomac pour pouvoir digérer. Les gastrolithes (lithos = pierre) cisaillaient les morceaux de fougère et réduisaient en poudre les feuilles de ginkgos. Il est certain que la nourriture devait passer un bout de temps dans le système digestif, suffisamment longtemps pour que les bactéries vivant en symbiose avec l’animal fassent leur travail. Plusieurs squelettes de Psittacosaures (130 à 100 Ma, Asie) renferment à l’emplacement de l’estomac ces petites pierres polies. Apparemment, le Psittacosaure avalait volontairement ces pierres qui s’incrustaient dans les parois de l’estomac. On pense que lorsque les muscles de l’estomac bougeaient, ces gastrolithes broyaient les aliments. De même, des gastrolithes ont été retrouvés parmi les restes fossiles de Seismosaure (Diplodocus). Cet énorme diplodocidé se nourrissait probablement de plantes coriaces qui devaient être écrasées pour être digérées. On a découvert des gastrolithes dans l’estomac de quelques prosauropodes, sauropodes et théropodes. Outre les dinosaures, des gastrolithes ont été mis au jour dans les restes fossilisés d’un Elasmosaurus, un plésiosaure du Crétacé supérieur. On en a donc déduit que ce reptile marin était un prédateur à l’affût qui utilisait ces gastrolithes comme une sorte de lest. Parmi les oiseaux, le moa géant (Dinornis maximus) broyait lui aussi sa nourriture grâce à des gastrolithes. Ce moa était l’un des plus gros oiseaux du monde et vivait en Nouvelle-Zélande. Un adulte pouvait conserver 2,5 kg de pierres dans son gésier. En 2007, deux paléontologues allemands (Oliver Wings et Martin Sander) ont remis en cause la fonction de “pilon gastrique” de ces gastrolithes. Les pierres polies, retrouvées à côté des squelettes des dinosaures ou entre leurs côtes, n’auraient pas servi à broyer la nourriture. Pour argumenter cette théorie, les deux chercheurs ont fait ingérer à des autruches des pierres de calcaire, de quartz rose et de granite. En effet, les autruches utilisent les pierres pour faciliter le broyage des aliments. Or, les gastrolithes récupérés après ces autruches les aient utilisés étaient très usés et rugueux. Par contre, ceux qui ont été retrouvés sur les fossiles de dinosaures étaient, eux, parfaitement polis. Une troisième catégorie de fossiles correspond aux marques sédimentaires dues aux processus naturels et non aux organismes biologiques, comme par exemple les sols ondulés (ripple marks), modelés par l’action des vagues ou des courants d’eau et les sols craquelés (mud cracks), crevassés par l’assèchement de l’argile sous l’action du soleil. – Photos : Ripples (ondulations) fossiles à Igea (La Torre) – Feuilles fossiles de ginkgos bilobas, qualifié par Charles Darwin de “fossile vivant” puisqu’il existe depuis au moins 250 Ma, et qui constituait un chaînon intermédiaire entre les fougères et les plantes à fleurs – Ci-dessous : Ichnites (traces de pas de dinosaures) –

Les roches les plus anciennes de La Rioja remontent au Précambrien et se formèrent il y a plus de 600 Millions d’années (Ma). Ce noyau primitif est formé des schistes d’Anguiano, composés d’une alternance de grès fins et d’ardoises gris bleuté à l’aspect satiné, que l’on trouve au sud, dans la vallée du rio Najerilla. Au début de l’ère primaire ou paléozoïque, il y a 550 Ma, les territoires qui constituent actuellement la Rioja se trouvaient submergés sous une mer de faible profondeur. Les premiers indices de vie connus remontent à la période du Cambrien (530 Ma). Les fossiles les plus anciens correspondent à des arthropodes marins primitifs, les Trilobites (ancêtres des cloportes actuels qui pouvaient mesurer jusqu’à un mètre), et de petits brachiopodes dont les restes ont été découverts dans des localités telles que Mansilla de la Sierra, Viniegras, Brieva et Ortigosa. A la période du Carbonifère, il y a 300 Ma, des mouvements de la croûte terrestre donnèrent lieu à l’orogenèse hercynienne ou Varisque, provoquant l’émergence de quelques fonds marins du massif ibérique et de la Sierra de la Demanda. Sur les premières zones élevées commencèrent à évoluer des formes de vie de type continental. Bien qu’aucun fossile de cette époque n’ait été découvert dans La Rioja, il s’en trouve dans des zones limitrophes de Burgos où furent exploités quelques gisements de charbon (Pineda de la Sierra). Au commencement de l’ère secondaire ou Mésozoïque, il y a 225 Ma, durant le Trias, les zones émergées de la Demanda furent soumises à un fort processus d’érosion, avec le dépôt d’une série de conglomérats et de grès de couleur rougeâtre au large de sa ligne côtière. Ces roches apparaissent dans différentes zones de La Rioja (Ezcaray, Mansilla, Viniegra de Abajo, Ortigosa, etc.), signalant avec une exactitude paléogéographique la côte des premières terres émergées suite à l’orogenèse hercynienne. Durant le Jurassique (180-140 Ma), une grande quantité de sédiments calcaires se déposa sur la plateforme de La Rioja. Dans les eaux de Téthys (nom de la mer qui occupait nos latitudes), la vie était variée et abondante, de multiples groupes d’animaux et végétaux (algues) cohabitaient. Parmi ceux-ci se distinguaient par leur richesse et leur variété les mollusques. Quelques uns, comme les Ammonites et les Bélemnites (ancêtres de nos actuels poulpes et calmars), acquirent un grand développement, de même que différents types d’échynodermes, brachyopodes et éponges, qui servaient de base alimentaire aux poissons et reptiles marins. Des restes fossiles des coquilles de ces curieux animaux sont fréquents dans les roches jurassiques de lieux comme Peña Isasa ou dans les environs de localités comme Muro de Aguas, Arnedillo, Torrecilla en Cameros, Ortigosa et Canales de la Sierra. – Photos : Ostracodes fossiles (crustacés dont le corps est enfermé dans une carapace bivalve) – Ostracode actuel observé au microscope électronique à balayage – Ci-dessous : Disposition des continents au Crétacé inférieur, comparée à aujourd’hui –

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