Fossiles des groupes clés utilisés pour dévoiler l’extinction Eocène-Oligocène en Afrique avec les primates à gauche, les hyaenodontes carnivores, en haut à droite, les rongeurs, en bas à droite. Ces fossiles proviennent de la dépression du Fayoum en Égypte et sont stockés dans la division des primates fossiles du Duke Lemur Center. Crédit : Matt Borths, Duke University Lemur Center
Les fossiles de la collection Duke révèlent un événement d’extinction de masse jusqu’alors inconnu en Afrique.
Soixante-trois pour cent. C’est la proportion d’espèces de mammifères qui ont disparu d’Afrique et de la péninsule arabique il y a environ 30 millions d’années, après que le climat de la Terre est passé de marécageux à glacial. Mais nous ne le découvrons que maintenant.
Compilant des décennies de travail, une nouvelle étude publiée cette semaine dans la revue Biologie des communications rapporte un événement d’extinction jusque-là non documenté qui a suivi la transition entre les périodes géologiques appelées l’Éocène et l’Oligocène.
Cette période a été marquée par un changement climatique dramatique. Dans une image inversée de ce qui se passe aujourd’hui, la Terre s’est refroidie, les calottes glaciaires se sont étendues, le niveau de la mer a baissé, les forêts ont commencé à se transformer en prairies et le dioxyde de carbone est devenu rare. Près des deux tiers des espèces connues en Europe et en Asie à cette époque ont disparu.
On pensait que les mammifères africains s’en étaient peut-être sortis indemnes. Le climat doux de l’Afrique et la proximité de l’équateur auraient pu être un tampon contre le pire de la tendance au refroidissement de cette période.
Les tomodensitogrammes dentaires montrent que les dents des mammifères sont devenues moins diversifiées au cours des premiers événements d’extinction de l’Oligocène. Voici un exemple de la forme tridimensionnelle d’une dent d’une molaire inférieure d’un rongeur anomaluroid fossile. Crédit : Dorien de Vries, Université de Salford
Aujourd’hui, grâce en grande partie à une grande collection de fossiles hébergée au Duke Lemur Center Division of Fossil Primates (DLCDFP), les chercheurs ont montré que, malgré leur environnement relativement doux, les mammifères africains étaient tout aussi touchés que ceux d’Europe et d’Asie. La collection était l’œuvre de toute une vie de feu Elwyn Simons de Duke, qui a parcouru les déserts égyptiens à la recherche de fossiles pendant des décennies.
L’équipe, composée de chercheurs des États-Unis, d’Angleterre et d’Égypte, a examiné les fossiles de cinq groupes de mammifères : un groupe de carnivores éteints appelés hyaenodontes, deux groupes de rongeurs, les anomalies (écureuils à queue écailleuse) et les hystricognaths (un groupe qui comprend les porcs-épics et les rats-taupes nus), et deux groupes de primates, les strepsirrhines (lémuriens et loris) et nos propres ancêtres, les anthropoïdes (singes et singes).
Par recueillir des données sur des centaines de fossiles à partir de plusieurs sites en Afrique, l’équipe a pu construire des arbres évolutifs pour ces groupes, en identifiant le moment où de nouvelles lignées se sont ramifiées et en horodatant la première et la dernière apparition connue de chaque espèce.
Leurs résultats montrent que les cinq groupes de mammifères ont subi d’énormes pertes autour de la limite éocène-oligocène.
“C’était un véritable bouton de réinitialisation”, a déclaré Dorien de Vries, chercheur postdoctoral à l’Université de Salford et auteur principal de l’article.
Après quelques millions d’années, ces groupes recommencent à apparaître dans les archives fossiles, mais avec un nouveau look. Les espèces fossiles qui réapparaissent plus tard dans l’Oligocène, après le grand événement d’extinction, ne sont pas les mêmes que celles qui ont été trouvées auparavant.
“Il est très clair qu’il y a eu un énorme événement d’extinction, puis une période de récupération”, a déclaré Steven Heritage, chercheur et préparateur numérique au DLCDFP de l’Université Duke et coauteur de l’article.
La preuve se trouve dans les dents de ces animaux. Les molaires peuvent en dire long sur ce que mange un mammifère, ce qui à son tour en dit long sur son environnement.
Les rongeurs et primates réapparus après quelques millions d’années avaient des dents différentes. Il s’agissait de nouvelles espèces, qui mangeaient des choses différentes et avaient des habitats différents.
“Nous constatons une énorme perte de diversité dentaire, puis une période de récupération avec de nouvelles formes dentaires et de nouvelles adaptations”, a déclaré de Vries.
“L’extinction est intéressante de cette façon”, a déclaré Matt Borths, conservateur du DLCDFP de l’Université Duke et co-auteur de l’article. « Cela tue des choses, mais cela ouvre également de nouvelles opportunités écologiques pour les lignées qui survivent dans ce nouveau monde. »
Ce déclin de la diversité suivi d’une reprise confirme que la frontière Eocène-Oligocène a agi comme un goulot d’étranglement évolutif : la plupart des lignées se sont éteintes, mais quelques-unes ont survécu. Au cours des millions d’années qui ont suivi, ces lignées survivantes se sont diversifiées.
« Chez nos ancêtres anthropoïdes, la diversité atteint presque le néant il y a environ 30 millions d’années, les laissant avec un seul type de dent », a déclaré Erik R. Seiffert, professeur et président du département des sciences anatomiques intégratives à la Keck School of Medicine de l’Université de Californie du Sud, un ancien étudiant diplômé de Simons et co-auteur principal de l’article. “Cette forme de dent ancestrale a déterminé ce qui était possible en termes de diversification alimentaire ultérieure.”
“Il y a une histoire intéressante sur le rôle de ce goulot d’étranglement dans notre propre histoire évolutive”, a déclaré Seiffert. « Nous avons failli ne jamais exister, si nos ancêtres ressemblant à des singes s’étaient éteints il y a 30 millions d’années. Heureusement, ils ne l’ont pas fait.
L’évolution rapide du climat n’était pas le seul défi auquel ces quelques types de mammifères survivants étaient confrontés. Alors que les températures baissaient, l’Afrique de l’Est a été frappée par une série d’événements géologiques majeurs, tels que des super-éruptions volcaniques et des inondations de basalte – d’énormes éruptions qui ont recouvert de vastes étendues de roche en fusion. C’est également à cette époque que la péninsule arabique se sépare de l’Afrique orientale, ouvrant la mer Rouge et le golfe d’Aden.
“Nous avons perdu beaucoup de diversité à la limite éocène-oligocène”, a déclaré Borths. “Mais les espèces qui ont survécu avaient apparemment suffisamment d’outils pour survivre à ce climat fluctuant.”
“Les changements climatiques à travers les temps géologiques ont façonné l’arbre de vie évolutif”, a déclaré Hesham Sallam, fondateur du Centre de paléontologie des vertébrés de l’Université de Mansoura en Égypte et co-auteur de l’article. « Collecter des preuves du passé est le moyen le plus simple d’apprendre comment le changement climatique affectera les systèmes écologiques. »
Référence : « Large perte de lignée mammalienne et de diversité alimentaire au début de l’Oligocène de l’Afro-arabe » par Dorien de Vries, Steven Heritage, Matthew R. Borths, Hesham M. Sallam et Erik R. Seiffert, 7 octobre 2021, Biologie des communications.
DOI : 10.1038 / s42003-021-02707-9
Le financement de cette étude est venu de la Fondation Leakey, de la National Science Foundation des États-Unis (BSC-1824745 à DD. et DBI-1612062 à MRB) et du Natural Environment Research Council (NERC NE/T000341/1). Les travaux sur le terrain dans la dépression du Fayoum, en Égypte, et la conservation numérique des fossiles du Fayoum ont été soutenus par la National Science Foundation des États-Unis (BCS-0416164, BCS-0819186 et BCS-1231288) ainsi que Gordon et Ann Getty et The Leakey Foundation. Le balayage micro-CT a été partiellement pris en charge par la subvention NSF DBI-1458192, DBI-2023087 et la subvention IMLS MA-245704-OMS-20.
