I- LES DIFFICULTEES :
Chez les espèces actuelles, il est possible d’analyser à la fois les fonctions locomotrices et les structures anatomiques mises en cause dans les déplacements (squelette, muscles, commande nerveuse des muscles).
Dans le cas des espèces fossiles, le paléontologue ne dispose, le plus souvent, que des restes squelettiques. Par une observation minutieuse de la forme des os, de leurs surfaces articulaires, des traces des insertions musculaires, il tente :
* De reconstituer la morphologie de l’ensemble de l’animal
* De tirer des conclusions fonctionnelles et en particulier de comprendre comment il se déplaçait.
Ceci ne va pas sans difficultés et sans erreurs.
B) UN EXEMPLE D’ERREUR : LES PLESIOSAURES.
L’une des plus célèbres concerne non pas un dinosaure mais un groupe de reptiles secondaires euryapsides : l’ordre des plésiosaures.
En 1924, le paléontologue anglais Watson publie un article où les plésiosaures sont présentés comme des reptiles marins utilisant leurs palettes natatoires comme des rames (un peu à la façon des tortues fluviatiles du genre trionyx : tortues carnivores de 70 cm des cours d’eaux des régions chaudes (Gange, Congo, Sénégal, Nil).
Pourtant, dès leur découverte et jusqu’en 1924, on avait considéré que les plésiosaures se propulsaient en pratiquant une sorte de vol sous-marin comme les tortues marines actuelles (Cf.
travaux de O. Abel publiés en 1912).
D’après la "théorie du plésiosaure rameur", les membres se déplacent d’avant en arrière (phase motrice) puis d’arrière en avant (phase de retour).
Dans la "théorie du vol battu" sous-marin, les membres ne se meuvent plus dans la direction antéro-postérieure mais dans un plan vertical. jurassique piscivore : Plesiosaurus
(3 mètres environ).
Reconstitution d’un plésiosaure crétacé : Elasmosaurus (12 mètres environ). 126 vertèbres
dont 76 vertèbres cervicales. Probablement ovovivipare.
Ce mouvement de "vol battu"
n’est possible que si la surface portante de l’organe locomoteur peut pivoter et que son extrémité décrit un 8 (penser aux ailes d’oiseaux).
L’analogue d’un tel système n’est pas la rame ou l’aviron mais l’hélice.
Jane Ann Robinson - une chercheuse californienne – a démontré, en 1975, que les plésiosaures ne ramaient pas, leurs membres antérieurs et postérieurs étaient utilisés comme des ailes…
Son argumentation, prend en
compte l’ensemble des don-nées de l’anatomie et explique en particulier le rôle des gastralias (= os superficiel situés dans la paroi ventrale du corps et réunissant les ceintures pectorale et pelvienne).
… Il semble que Watson soit parti du postulat que les plésiosaures ramaient, puis qu’en fonction de ceci, il ait disposé le matériel fossile et reconstitué les muscles.
Le « vol aquatique » des tortues marines.
L’extrémité de la palette natatoire décrit un 8.
Les plésiosaures étaient de grands reptiles marins qui vivaient au jurassique et au crétacé.
On connaît 2 lignées : les plésiosaures au sens strict et les pliosaures. Les premiers avaient un cou très allongé et étaient très mal profilés pour une nage rapide (A : plésiosaure Muraenosaurus, d’une longueur totale d’environ 5 mètres). Les seconds avaient un cou bien plus court, compensé par une tête énorme et allongée. Plus massifs et plus ramassés, ils étaient beaucoup plus hydrodynamiques, sûrement de bien meilleurs nageurs (B : Liopleurodon, environ 11 mètres.
A : d’après Andrews, 1910. B : d’après Newman et Tario, 1967.
2) D’AUTRES EXEMPLES D’ERREURS CONCERNANT LES DINOSAURES :
Les reconstitutions morphologiques et, à fortiori les reconstitutions fonctionnelles (=
paléobiologiques) sont donc risquées et l’histoire des « découvertes » concernant les dinosaures est émaillée d’erreurs ou d’incertitudes.
* Megalosaurus (= "grand reptile") : dinosaure carnivore du jurassique vivait en Europe, en Asie, en Amérique du Sud et en Afrique. Longueur : 6 à 9 mètres. Poids : 1 tonne. Il fut d’abord considéré comme quadrupède. Sa « statue » grandeur nature que l’on peut voir dans le parc de Sydenham au Sud de Londres et qui fut effectuée en 1853, le représente sur 4 pattes. On sait aujourd’hui qu’il était bipède.
* Tyrannosaurus (= "reptile tyran") : dinosaure carnivore de la fin du Crétacé vivait en Amérique du Nord et en Chine. Longueur : 12 mètres, poids : 6,4 tonnes. De nombreuses reconstitutions le montrent en position verticale, ce qui lui confère une hauteur de 5 à 6 mètres. Il se peut que son attitude habituelle ait été plus inclinée et que la queue, étendue, ait fonctionné comme un contrepoids.
… D’autres exemples pourraient être cités et ce que
l’on considère actuellement comme acquis sera peut-être remis en cause demain grâce à une analyse détaillée plus complète ou grâce à la découverte d’un nouveau fossile.
Dessin, réalisé par Owen en 1954, de Megalosaurus.
Ici, le tyrannosaure est représenté penché vers l’avant.
Essai de reconstitution d’attitudes de Compsognathus corallestris (dinosaure sauripelvien théropode du groupe de coelurosaures). A : station dressée (marche), B : station assise, C :
nage, D : plongée. D’après Bidar, Demay et Thomel.
II- LES APPORTS DE L’ICHNOLOGIE :
A) Définitions :
L’étude des traces laissées par les animaux disparus constitue une branche de la paléontologie connue sous le nom d’ICHNOLOGIE (du grec IKNOS = trace).
On trouve dans presque toutes les parties du monde, et en abondance, des empreintes dues à des dinosaures que l’on distingue aisément de celles laissées par les amphibiens (voir à droite).
Ces empreintes apportent de nombreuses informations concernant l’animal en action, sa démarche, son comportement grégaire ou non, ses relations avec d’autres espèces.
Le premier travail consiste à mesurer l’enjambée (distance entre 2 empreintes du même pied) puis le pas (distance entre les 2 empreintes antérieures ou les 2 empreintes postérieures), l’angle du pas (voir schéma) et la largeur de la piste.
Une piste étroite et une longue enjambée sont le signe d’un bon marcheur ou d’un bon coureur.
Les
contre-empreinte naturelle. Si seuls les sédiments creusés sont préservés (d), c’est une empreinte naturelle
et on peut s’en servir pour faire des moulages (e).
A gauche : une large piste caractéris-tique des amphibiens : sont repré-sentées les empreintes successives des
pattes antérieures et postérieures d’un amphibien disparu de la fin du Pri-maire. Comme le montrent les triangles
presque équilatéraux, la vitesse et l’enjambée de l’animal étaient petites.
A droite se trouve une piste plus étroite caractéristique d’un reptile. Elle montre les empreintes successives des pattes antérieures et postérieures d’un dinosaure. La vitesse et l’enjambée sont proportionnellement plus grandes,
ce qui dénote une locomotion plus efficace.
Les documents de cette page sont extraits d’un article de David Mossman et William Sarjeant : « Les empreintes des animaux
disparus » paru dans « Pour la Science » de mars 1983.
B) Les vitesses des dinosaures :
R. Mac Neill Alexander, de l’Université de Leeds, a établi des formules qui permettent de connaître la vitesse d’un animal à partir de la disposition de ses empreintes et de la robustesse de ses os.
Les grands dinosaures quadrupèdes (sauropodes) marchaient à une vitesse de 1m/seconde soit 3,6 km/heure. Les grands dinosaures bipèdes atteignaient au cours de la marche 2,2 m/s soit 8 km/h. On ne dispose pas d’empreintes de courses pour ces grands animaux.
Dans les sédiments datés du crétacé moyen de la gorge de la rivière de la paix en Colombie Britannique, on a trouvé 2100 empreintes. La vitesse maximale calculée à partir de ces traces correspond à celle d’un dinosaure de taille moyenne : 16,5 km/heure.
Les vitesses maximales connues pour des dinosaures ont été relevées au
Texas. L’un devait peser de l’ordre de 500 kg, l’autre était plus petit et ils courraient tous les deux à 12 m/s soit 43 km/h (donc plus rapides qu’un coureur humain).
Mac Neill estime qu’un apatosaure courait à la manière d’un éléphant, à 7m/s (soit 25 km/h) mais il pense que les diplodocus ne pouvaient pas courir leurs fémurs étant moins robustes. Toujours d’après ses calculs, un tyrannosaure aurait pu être distancé par un être humain. Le triceratops galopait comme un buffle mais à une vitesse légèrement supérieure : 9 m/s soit 32 km/h au lieu de 7 m/s.
C) Les déplacements individuels et collectifs :
Le fait que les dinosaures puissent présenter un instinct grégaire est illustré par plusieurs séries d’empreintes.
- dans le crétacé inférieur de Lake Eanes au Texas : 25 pistes de dinosaures herbivores bipèdes, probablement des CAMPTOSAURUS, toutes orientées dans la direction Nord-Ouest (travaux de John Ostrom).
- dans le trias de Mount Tom, vallée de la rivière
Connecticut, au Massachussets : 19 pistes de dinosaures carnivores EUBRONTES marchant dans le sable humide, de front, dans la même direction (Est en Ouest)… Comportement de chasse en groupe ? (Travaux de John Ostrom).
Dessin extrait de « Pour la Science » n° 164 juin 1991.
Evaluation : la foulée est la distance entre 2 empreintes successives du même pied. De quel mot "foulée" est-il synonyme…
"enjambée" ou "pas" ?
Le dinosaure représenté ici est compsognathus. Les pattes des dinosaures sont sous le corps et non pas rejetées sur les côtés comme celles des reptiles
actuels. Plus un animal court vite, plus sa foulée est allongée.
Je suis sûr
- dans le crétacé moyen de la gorge de la rivière de la Paix en Colombie Britannique : traces laissées par un troupeau d’hadrosaures. Les empreintes des jeunes recouvrent souvent celles des adultes comme s’ils les suivaient. A noter que
des traces attribuées à un hadrosaure du crétacé supérieur dans la province canadienne de l’Alberta, montrent, sous la plante des pieds et sous les doigts des membres postérieurs, des coussinets probablement destinés à amortir les effets du poids de l’animal.
D) Les poursuites et la chasse : A Paluxy Creek (formation de l’état du Texas), Ronald Bird a découvert 2 pistes superposées imprimées dans une plaine marécageuse :
* La 1ère correspond à d’énormes empreintes d’une profondeur de plus de 10 cm, considérées comme celles d’un brontosaure = apatosaure. Ces traces révèlent que ce quadrupède était un bon coureur terrestre, alors que les brontosaures avaient d’abord été décrits comme des animaux uni-quement aquatiques marchant sur le fond vaseux.
* Par-dessus la 1ère piste, on trouve celle d’un dinosaure bipède à 3 doigts, vraisem-blablement un apatosaurus, espèce carnivore qui devait poursuivre le brontosaure.
Rappelons que le brontosaure pouvait atteindre 30 tonnes et l’allosaure 2 tonnes. Le rapport de 1 à 15 est surprenant… mais on a découvert un brontosaure qui portait des marques de dents d’allosaure.
Découverte de Ronald Bird en 1944 au Texas, à Paluxy Creek, dans des terrains du mésozoïque
(= terrains de l’ère secondaire).
Les plus grandes empreintes sont celles d’un dino-saure quadrupède herbivore (probablement un apatosaure =
brontosaure).
Les empreintes à 3 doigts, plus petites et visibles à gauche des précédentes, sont celles
d’un dinosaure bipède carnivore (vraisemblablement de l’espèce allosaurus).
Le carnivore se déplaçait dans la même direction de l’herbivore, semble t-il à sa
poursuite.
30 tonnes. Longueur : 20 mètres. Vivait en Amérique du Nord
2 tonnes. 10 m de longueur.
Vivait en Amérique du Nord, en Afrique et en Australie.
E) Les carnassiers pouvaient poursuivre leurs proies dans l’eau :
* Il semble que des sauropodes tels les apatosaures aient pu se déplacer dans l’eau : une autre piste mise en évidence par Ronald Bird, et ayant appartenu à un sauropode, est uniquement constituée de marques laissées par les membres antérieurs (à l’exception d’une unique trace de patte postérieure gauche). Le reptile herbivore devait se déplacer en milieu aquatique à la façon des hippopotames actuels, l’arrière du corps flottant dans une eau peu profonde et les pattes antérieures assurant la progression en s’appuyant sur le fond.
* Des empreintes de grande taille ayant appartenu à un dinosaure carnivore ont été découvertes dans des sédiments jurassiques. Il s’agit d’empreintes de doigts et de griffes comme si l’animal avait été particulièrement léger ce qui a conduit à penser qu’il se déplaçait dans l’eau (voir dessin ci-dessous dû à Matthew Hyman). Ses proies ne pouvaient donc lui échapper en fuyant dans en milieu liquide.
F) Des dinosaures sauteurs (travaux de P. Bernier 1983-1984)
Près du petit village de Cerin, à 15 km à l’Est de Belley (département de l’Ain) et à 10 km au Sud-Est du sur(ré)générateur de Creys-Malville (département de l’Isère) ont été découvertes, dans les calcaires lithographiques, en 1984, des traces formant plusieurs pistes d’un aspect nouveau.
A l’époque, Cerin correspondait à une île située au-dessus d’un ancien récif corallien, couverte de sortes de palmiers (les "benettitales") et envahie par endroit par des lagunes où vivaient des crocodiles des alligators et des tortues.
Les empreintes semblent avoir appartenu à un animal bipède de bonne taille : les pattes sont séparées par une distance de 1 m à 1,40 m. La ligne des 2 pieds est perpendiculaire à la direction du mouvement et l’enjambée varie de 1, 40 m à 2, 20 m. Il existe à l’arrière un bourrelet de propulsion. L’animal semble donc s’être déplacé par bonds.
Un tel type d’empreinte n’avait jamais été rencontré jusqu’alors dans des terrains d’âges jurassique et crétacé (le gisement de Cerin remonte au jurassique supérieur : - 140 millions d’années).
Qui était le propriétaire de ces empreintes ?
On sait que les reptiles primitifs étaient pourvus de membres disposés latéralement puis que ceux-ci ont pris progressivement une disposition verticale chez certaines espèces (reptiles mammaliens, dinosaures).
« Pour la Science », mars 1983.
La locomotion bipède ne se rencontre que dans 2 groupes de dinosaures : les théropodes et les ornithopodes.
• Les ornithopodes (= "dinosaures à pattes d’oiseau") avaient les ongles des pieds en fait transformés en sabots et étaient de forme lourde… on les imagine mal se déplacer par bonds.
• Alors que les théropodes, dinosaures carnivores (regroupant les coelurosaures de taille modeste + les carnosaures de grande taille), avaient des griffes.
Les empreintes de Cerin correspondent à des pieds d’une largeur de 15 à 25 centimètres à 3 doigts visibles (donc 3 doigts porteurs mais il en existait peut-être 4 ou 5) terminés par des griffes. Nous sommes donc en présence d’une piste de théropode (grand cœlurosaure ou petit carnosaure ?).
Déplacement d’un théropode sauteur (de morphologie hypothétique) dans une lagune temporairement exondée à Cerin. La queue ne portait pas sur le sol lors
des déplacements. On lui a donné le nom de Saltosauropus latus.
Document extrait de « La Recherche » n°160 de novembre 1984.
Document extrait du livre de Björn Kurten : « Le monde des dinosaures ». Hachette 1968.
I- HOMEOTHERMES ET POÏKILOTHERMES :
Tous les êtres vivants produisent de la chaleur, cette production étant liée aux combustions
Dans nos régions tempérées, la température interne de ces animaux est donc supérieure à celle du milieu ambiant… d’où le nom d’animaux "à sang chaud". Les biologistes préfèrent le terme d’ENDOTHERMES qui indique que la principale source de chaleur est d’origine interne ou celui d’HOMÉOTHERMES (de homoios = semblable et thermos = chaleur) qui se réfère à la permanence de la température de l’organisme.
Les oiseaux et les mammifères sont bien isolés du milieu extérieur par leur plumage ou leur fourrure et par leur graisse.
La constance de leur température corporelle est liée à une fonction : la régulation thermique ou thermorégulation. Leur homéothermie résulte en effet d’un équilibre entre production de chaleur et déperdition calorique.
- En cas de lutte contre le froid, il y a augmentation de la production de chaleur (frissons, libération hormones surrénaliennes et thyroïdiennes qui accroissent les activités cellulaires) et diminution des pertes thermiques (par baisse du débit sanguin au niveau de la peau, par hérissement des plumes et horripilation des poils et augmentation de leurs qualités isolantes durant la « mauvaise » saison…)
A ces mécanismes physiologiques, s’en ajoutent d’autres d’ordre comportemental : repliement sur soi, tendance au regroupement, construction ou recherche d’abris et modification du régime alimentaire (avec augmentation de l’ingestion des graisses).
- En cas de lutte contre une élévation de température, on pourrait penser qu’il y a diminution de la thermogenèse (= production de chaleur) et augmentation de la thermolyse (=
perte de chaleur). En fait, seul le second mécanisme intervient. La thermogenèse ne passe par une valeur minimum que lorsque sont remplies les conditions du métabolisme basal.
L’augmentation de la déperdition se produit grâce à une dilatation des vaisseaux de la peau, par accroissement de la sudation ou encore par polypnée thermique (cf. halètement du chien) chez les animaux dépourvus de glandes sudoripares.
A ceci s’ajoutent des mécanismes comporte-mentaux : recherche d’abris, diminution de l’activité musculaire, ingestion de boissons fraîches…