De vrais monstres marins : La chasse au prédateur X

Par James O’Donoghue

Chaque été, une équipe de l’université d’Oslo en Norvège part à la chasse aux monstres sur l’île du Spitzberg. Ils sont armés au cas où ils seraient menacés par le plus grand carnivore terrestre vivant du monde, l’ours polaire. Mais ce ne sont pas les ours qu’ils recherchent. Ils recherchent une proie bien plus importante, les prédateurs les plus redoutables qui aient jamais existé.

Revenez 150 millions d’années en arrière et le Spitzberg était recouvert d’une mer fraîche et peu profonde grouillant de reptiles marins. Ces créatures se sont éteintes et leurs fossiles sont devenus partie intégrante d’une île remplie d’ossements. Nulle part ailleurs dans le monde on ne trouve autant de reptiles marins en un seul endroit.

Pendant quelques courtes semaines, le soleil ne se couche jamais et les températures grimpent juste au-dessus du point de congélation. Sachant que d’ici peu le sol sera gelé, les chercheurs creusent comme des fous. « C’est comme une ruée vers l’or, il y a tellement de fossiles qui attendent d’être trouvés », explique Jørn Hurum, chef d’équipe. « Le site est densément peuplé de squelettes. À l’heure où nous parlons, il y a probablement plus de 1000 squelettes en train de s’altérer. »

Les découvertes arctiques de Hurum font partie d’une remarquable renaissance de l’intérêt pour les reptiles marins de l’ère mésozoïque, il y a 251 à 65 millions d’années – avec notamment l’annonce cette semaine d’un nouveau reptile marin colossal provenant de la « côte jurassique » du Dorset, dans le sud de l’Angleterre. Nous en savons maintenant plus que jamais sur ce groupe de créatures.

Les reptiles marins ont été parmi les premiers fossiles de vertébrés connus de la science et ont été essentiels au développement de la théorie de l’évolution. À la fin du 18e siècle, les mâchoires massives d’une bête ressemblant à un lézard ont été découvertes dans une mine à Maastricht, aux Pays-Bas. Nommée plus tard Mosasaurus, cette créature a contribué à convaincre les scientifiques que les animaux pouvaient s’éteindre, un concept radical à l’époque. Au début du XIXe siècle, les ichtyosaures et les plésiosaures découverts par la légendaire chasseuse de fossiles Mary Anning dans la baie de Lyme, dans le sud-ouest de l’Angleterre, ont contribué à établir la paléontologie. Les reptiles marins figuraient parmi les créatures éteintes les mieux comprises de la première moitié du 19e siècle et ont joué un rôle majeur dans le débat intellectuel qui a nourri la théorie de l’évolution de Darwin.

Pourtant, ils ont disparu de la scène lorsque leurs parents terrestres ont occupé le devant de la scène. Il a fallu près d’un siècle pour que la recherche sur les reptiles marins sorte de l’ombre projetée par les dinosaures. « Les scientifiques pensaient qu’ils savaient tout ce qu’il y avait à savoir », explique Leslie Noè, spécialiste des plésiosaures au musée Thinktank de Birmingham, au Royaume-Uni. « L’idée était qu’ils ne valaient pas la peine d’être étudiés. Personne ne dirait cela aujourd’hui. Notre compréhension des reptiles marins est phénoménalement plus grande aujourd’hui qu’il y a même 10 ans. »

Dans le monde moderne, les reptiles marins sont peu nombreux : les crocodiles d’eau salée, les tortues et les serpents de mer sont des raretés des eaux côtières. Cependant, dans la serre sans glace du Mésozoïque, les reptiles parcouraient les océans d’un pôle à l’autre, occupant les rôles écologiques aujourd’hui largement remplis par les baleines, les dauphins, les marsouins, les phoques et même les requins.

Comme les mammifères marins d’aujourd’hui, les reptiles marins ont évolué à partir d’ancêtres terrestres et respiraient l’air. Pour eux, il s’agissait d’un véritable retour à l’eau. Les reptiles ont évolué il y a environ 300 millions d’années à partir d’ancêtres de type amphibien qui avaient besoin de pondre leurs œufs dans l’eau. Les reptiles, en revanche, se développent dans des environnements chauds et secs.

Parmi les premiers à retourner à l’eau, on trouve les mésosaures, il y a environ 280 millions d’années. Ils étaient entièrement aquatiques avec des corps longs et minces, des pieds palmés et des mâchoires hérissées de dents. Ils ont disparu quelques millions d’années plus tard sans laisser de descendants connus.

Ce n’est qu’après l’extinction de masse du Permien, il y a 251 millions d’années, qu’une invasion reptilienne à grande échelle a commencé. Cette extinction a été le plus grand nettoyage de la vie que le monde ait jamais connu et la vie marine a été particulièrement touchée : 19 espèces marines sur 20 ont disparu.

Les respirateurs d’air

Les mers vides étaient mûres pour la colonisation et les reptiles étaient bien placés pour en profiter. Les températures étaient plusieurs degrés plus chaudes qu’aujourd’hui, ce qui convenait très bien aux reptiles à sang froid. Comme ils respiraient l’air, ils pouvaient prospérer dans les eaux peu oxygénées du monde post-permien, où les poissons luttaient pour survivre. Les grands poissons prédateurs étaient également peu nombreux.

De nombreux types de reptiles marins ont évolué au cours du Mésozoïque, mais quatre se distinguent par leur abondance, leur domination et leur répartition mondiale : les ichtyosaures, les plésiosaures, les pliosaures et les mosasaures. Ces quatre groupes étaient prédateurs et comprenaient les principaux prédateurs marins de leur époque. Certaines espèces atteignaient des tailles vraiment énormes.

L’une des clés de leur succès a été l’évolution de la naissance vivante, ou viviparité. On sait depuis des décennies que les ichtyosaures se reproduisaient de cette manière, grâce à des fossiles bien conservés trouvés dans la carrière de Holzmaden en Allemagne. Un spécimen exquis, maintenant au Musée d’État d’histoire naturelle de Stuttgart, capture un ichtyosaure en train de donner naissance, également vu de manière spectaculaire dans le fossile chinois illustré ci-dessous.

La viviparité était probablement observée chez tous les grands reptiles marins. En 2001, Mike Caldwell, de l’Université d’Alberta, au Canada, examinait un fossile de mosasaure au Musée d’histoire naturelle de Trieste, en Italie. « Dès que j’ai ouvert le tiroir, j’ai su que nous avions fait une découverte importante. Devant moi se trouvait un mosasaure avec des embryons – il avait de toutes petites versions des adultes alignées dans son ventre », dit-il.

En 2004 sont apparues des preuves qu’un groupe ancestral aux plésiosaures, les keichousaures, donnait également naissance à des petits vivants. En conséquence, les chercheurs pensent maintenant que les plésiosaures devaient également être vivipares (Nature, vol 432, p 383). « La naissance vivante vous permet de devenir beaucoup plus grand parce que vous n’avez pas besoin de venir dans des eaux peu profondes ou de vous frayer un chemin sur la terre ferme pour pondre des œufs », explique Caldwell. « Si vous pouvez donner naissance dans l’eau, alors vous pouvez coloniser les océans de la planète » (Proceedings of the Royal Society of London B, vol 268, p 2397).

La première grande réussite a été les ichtyosaures, qui apparaissent dans le registre fossile il y a environ 245 millions d’années. Les premiers ichtyosaures étaient des créatures ressemblant à des anguilles qui restaient près des côtes, mais au cours des 40 millions d’années suivantes, ils ont évolué vers des croiseurs profilés en forme de dauphin qui couraient dans les océans ouverts, selon l’expert en ichtyosaures Ryosuke Motani de l’Université de Californie, Davis (Nature, vol 382, p 347).

Certaines lignées ont évolué vers les plus grands reptiles marins qui aient jamais vécu. En 2004, une équipe dirigée par Elizabeth Nicholls du Royal Tyrrell Museum de Drumheller, au Canada, a déterré un ichtyosaure monstrueux dans des roches vieilles de 210 millions d’années en Colombie-Britannique. Avec ses 21 mètres de long, le Shonisaurus était aussi grand qu’un rorqual commun, le deuxième plus grand animal vivant au monde. « Si vous gonflez un dauphin et le rendez plus mince, c’est probablement à cela que ressemblait le Shonisaurus », déclare Motani, qui faisait partie de l’équipe de fouille (Journal of Vertebrate Paleontology, vol 24, p 838). Des restes fragmentaires suggèrent que des ichtyosaures encore plus grands existaient à cette époque.

Au début de la période jurassique, il y a 200 millions d’années, les mastodontes ont été rejoints par des croiseurs plus petits et plus rapides. En 2002, Motani a estimé que Stenopterygius, un ichtyosaure d’Europe vieux de 180 millions d’années, avait une vitesse de croisière comparable à celle des thons, qui sont parmi les plus rapides de tous les poissons vivants (Paleobiology, vol 28, p 251).

Le Jurassique a été l’âge d’or des ichtyosaures. Ils étaient plus abondants que n’importe quel autre reptile marin et ont été le premier groupe à conquérir les océans profonds, comme Motani l’a démontré par des recherches sur les propriétés optiques de leurs yeux.

En général, la taille des yeux et la taille du corps sont étroitement corrélées chez les vertébrés : les baleines bleues sont les plus grands vertébrés vivants et ont les plus grands yeux, de 15 centimètres de diamètre.

Plusieurs ichtyosaures ont contrarié cette tendance. « Les yeux des ichtyosaures étaient les plus grands de tous les vertébrés », explique Motani. L’Ophthalmosaurus de 4 mètres de long, par exemple, avait des yeux de 23 centimètres de diamètre, la taille d’un frisbee, tandis que les yeux du Temnodontosaurus de 9 mètres mesuraient 26 centimètres. Parmi les créatures vivantes, seuls les calamars géants des profondeurs ont des yeux de taille comparable. Motani soutient que les yeux géants étaient une adaptation pour plonger à 500 mètres de profondeur ou plus pour chasser les calmars et autres céphalopodes, comme les bélemnites, aujourd’hui disparues.

Montani a estimé l’acuité visuelle des yeux des ichtyosaures en calculant leur capacité à recueillir la lumière en fonction de leur taille et de leur distance focale. Il a conclu qu’ils étaient plus sensibles qu’un mammifère nocturne typique. « A 500 mètres de profondeur, un humain ne verrait rien, mais un ichtyosaure aurait été capable de voir des objets en mouvement », dit-il (Nature, vol 402, p 747).

Au début du Jurassique, les ichtyosaures ont été rejoints par les plésiosaures et les pliosaures, qui ont prospéré jusqu’à la fin du Crétacé, il y a environ 65 millions d’années. Ils étaient étroitement apparentés, même s’ils n’en avaient pas l’air : les plésiosaures avaient un long cou, une petite tête et un corps gracieux, tandis que les pliosaures avaient un corps massif, un cou court et une grosse tête. Tous deux nageaient à l’aide de deux grandes paires de pagaies.

La biologie des plésiosaures reposait sur leur long cou, qui dans les cas extrêmes pouvait être plus long que le reste du corps et la queue réunis. Le cou de l’Elasmosaurus compte 72 vertèbres, plus que tout autre animal connu. « Les animaux marins à long cou disparaissent avec l’extinction des plésiosaures. Ce mode de vie n’existe tout simplement plus », explique Noè. Pourtant, les longs cous faisaient partie intégrante de la success story des plésiosaures.

Peut-être utilisaient-ils leur long cou pour se faufiler sous les bancs de poissons silhouettés dans le ciel, suggère l’expert en reptiles marins Mike Everhart du Sternberg Museum of Natural History de Hays, au Kansas. « Le plésiosaure se serait approché à partir d’un angle mort, car les poissons ne voient pas bien en dessous ou derrière. Puis il attrape ce qu’il peut avant que le banc ne soit alerté. » Le contenu des estomacs des plésiosaures montrant que les poissons étaient une proie principale, cette explication est largement acceptée.

Toutefois, Noè a récemment suggéré qu’ils étaient des mangeurs de fond. Selon ce scénario, la tête dentée du plésiosaure fouillait le fond marin à la recherche de proies tandis que son corps flottait au-dessus (Journal of Vertebrate Paleontology, vol 26, p 105A). Cette idée a été soutenue par une découverte faite en 2005 dans le Queensland, en Australie, où Colin McHenry, de l’université de Newcastle en Nouvelle-Galles du Sud, a trouvé des estomacs de plésiosaures remplis d’invertébrés des fonds marins (Science, vol 310, p 75). McHenry pense que les deux explications sont correctes. « Un long cou est un fantastique mécanisme d’alimentation à usage général. Il vous permet de dériver le long du fond et de choisir les morceaux qui vous intéressent, mais il vous donne aussi l’agilité nécessaire pour attraper les poissons et les calmars », dit-il.

Bien que les plésiosaures puissent atteindre 14 mètres, une grande partie de leur longueur était occupée par leur cou. Dans l’ensemble, ils étaient nains par rapport à leurs parents les pliosaures, les prédateurs supérieurs incontestés des mers mésozoïques.

Il y a une certaine controverse sur l’identité du très grand pliosaure, mais le Pliosaurus doit s’en approcher. Il est connu grâce à une mâchoire de 3 mètres trouvée dans l’Oxfordshire, au Royaume-Uni, et Noè estime qu’il mesurait jusqu’à 18 mètres de long. « On pourrait mettre son bras dans les alvéoles de ses dents, tant elles sont énormes », explique Noè, qui a décrit le spécimen en 2004 (Proceedings of the Geologists’ Association, vol 115, p 13). Il estime qu’il pesait jusqu’à 30 tonnes. En comparaison, un T. rex adulte ne pesait que 7 tonnes.

Hurum a trouvé des fragments de pliosaures de taille similaire au Spitzberg, dont deux – surnommés « prédateur X » et « le monstre » – auraient pu mesurer jusqu’à 15 mètres de long. L’énorme pliosaure britannique annoncé cette semaine avait une mâchoire d’environ 2,4 mètres de long, ce qui le place dans la même fourchette que le prédateur X. Mais il était peu probable qu’il ait été aussi grand que le Pliosaurus lui-même.

Non seulement ils étaient énormes, mais ils étaient aussi redoutables. Le contenu de l’estomac d’un pliosaure australien de 11 mètres, Kronosaurus, qui vivait il y a 100 millions d’années, révèle qu’il mangeait des plésiosaures, selon des recherches non encore publiées de McHenry. Des comparaisons avec des crocodiles vivants suggèrent que le Kronosaurus avait une morsure beaucoup plus puissante que celle à laquelle on pourrait s’attendre pour un animal avec un si long museau.

Pour des raisons inconnues, les ichtyosaures et les grands pliosaures s’étaient éteints il y a 90 millions d’années, mais il n’a pas fallu longtemps pour que leurs rôles écologiques soient remplis à nouveau.

Les mosasaures étaient une nouvelle race de reptiles marins qui s’est ramifiée de la lignée des varans. La connaissance des mosasaures remonte à la découverte du Mosasaurus, et leur registre fossile est plus complet que celui des autres reptiles marins. Fait unique, nous connaissons également des formes transitoires semi-aquatiques à la base de l’arbre généalogique.

Le meilleur de ces « chaînons manquants » est peut-être le Haasiasaurus, vieux de 98 millions d’années, découvert près de Ramallah en Cisjordanie palestinienne. « Haasiasaurus pouvait se déplacer sur terre aussi facilement que dans l’eau », explique Mike Polcyn, de la Southern Methodist University de Dallas, au Texas, qui a décrit l’espèce en 1999 (National Science Museum, Tokyo, Monographs, no 15, p 259).

Ces premiers mosasaures ont ensuite évolué vers des formes entièrement marines pouvant atteindre 15 mètres de long. La dernière radiation évolutive des monstres marins avait commencé et la compétition était féroce. « Les mosasaures se livraient des combats vicieux entre eux », dit Everhart. « J’ai vu des os brisés, des crânes écrasés et d’énormes marques de morsure ». Un tylosaure de 5 mètres du Kansas qu’il a étudié en 2008 a été tué par une morsure massive à la tête. Le seul animal capable d’infliger une telle blessure était un mosasaure plus grand, affirme Everhart (Transactions de l’Académie des sciences du Kansas, vol 111, p 251).

« Ils se livraient à des combats vicieux. J’ai vu des os cassés, des crânes écrasés et d’énormes marques de morsure »

Les tout derniers mosasaures ont montré une tendance évolutive intéressante. « Les mosasaures primitifs étaient des créatures minces qui ondulaient leur corps comme des anguilles », explique Johan Lindgren de l’université de Lund en Suède. « Au fil du temps, ils ont raidi leur corps et ont fini par ne plus nager qu’avec leur queue, comme les requins ». Ce processus a atteint son apogée avec le Plotosaurus, le mosasaure le plus avancé que nous connaissions. Dans un exemple étonnant d’évolution convergente, Plotosaurus avait évolué vers une forme de corps proche de celle des ichtyosaures (Lethaia, vol 40, p 153).

Connu seulement du dernier Crétacé, le Plotosaurus de 8 mètres de long laisse entrevoir la façon dont les mosasaures auraient évolué – s’ils ne s’étaient pas éteints.

À la fin du Crétacé, les mosasaures, plésiosaures et pliosaures ont rejoint les dinosaures dans l’appel d’une autre extinction de masse. « Les grands reptiles marins étaient au sommet d’une longue chaîne alimentaire qui s’est effondrée il y a 65 millions d’années. Il n’y avait plus assez de nourriture pour les maintenir en vie », explique Noè.

Les monstres marins avaient fait leur temps. Mais un vide attendait d’être comblé, et 10 millions d’années plus tard, Pakicetus, un mammifère carnivore qui ressemblait un peu à un loup, a fait un plongeon timide dans l’eau. L’invasion de la mer avait recommencé. Mais c’est une autre histoire.

Editorial : L’irrésistible attraction des monstres marins

Plus sur ces sujets :

• dinosaures

.