Les dinosaures Sauropodes - les plus grands animaux terrestres de tous les temps - pesaient entre 80 et 100 tonnes et mesuraient entre 40 et 50 mètres. Résumant toutes les données disponibles, les paléontologues ont cité cinq facteurs principaux qui ont rendu possible le développement du gigantisme chez les sauropodes: le refus de mâcher de la nourriture, la reproduction rapide en pondant de nombreux petits œufs, une croissance rapide, un système respiratoire parfait et une diminution du taux métabolique chez les animaux adultes par rapport aux jeunes
Le magazine Science a publié un article des paléontologues Martin Sander de l'Université de Bonn et Marcus Clauss de l'Université de Zurich, dans lequel les auteurs résument les résultats d'années d'étude sur les dinosaures sauropodes géants. En termes de masse, ces animaux étaient d'un ordre de grandeur plus grands que les plus gros mammifères terrestres, ainsi que les représentants d'autres groupes de dinosaures (théropodes et ornithischidés).
Les sauropodes sont apparus à la fin de la période triasique (il y a environ 210 millions d'années). À ce jour, les paléontologues ont décrit environ 120 genres de sauropodes. Ces géants herbivores ont dominé de nombreux écosystèmes terrestres du Jurassique moyen à la fin du Crétacé, c'est-à-dire pendant environ 100 millions d'années - deux fois plus longtemps que l'âge d'or des grands mammifères herbivores. Ainsi, les sauropodes étaient un groupe très prospère et prospère, pas une erreur évolutive.
Tout naturellement, les scientifiques, ainsi que le grand public, se posent la question: pourquoi les sauropodes sont-ils devenus si énormes?
Il n'est pas possible d'expliquer le gigantisme du sauropode par des raisons externes, bien que de telles tentatives aient été faites à plusieurs reprises. Par exemple, ils ont essayé de trouver une corrélation entre la dynamique évolutive de la taille des sauropodes et des facteurs tels que la concentration d'oxygène et de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, les changements du climat, du niveau de la mer et de la superficie terrestre - et dans tous les cas, il s'est avéré qu'il n'y avait pas de corrélations significatives. De là, les auteurs concluent que la clé du mystère du gigantisme des sauropodes doit être recherchée dans leur biologie.
Schéma illustrant la relation entre les caractéristiques primitives et avancées chez les plus grands animaux herbivores: mammifères, sauropodes, dinosaures ornithischiens et reptiles modernes. De gauche à droite: mammifères (éléphant d'Afrique, girafe, rhinocéros fossile indricotherium), sauropodes (Argentinosaurus, Brachiosaurus), dinosaures ornithischiens (Shantungosaurus, Triceratops), tortue géante des Galapagos. Figure: extrait de l'article discuté dans Science
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La structure des dents, de la bouche et du cou chez les sauropodes est assez diversifiée, ce qui indique qu'ils n'avaient pas de régime alimentaire établi une fois pour toutes (bien qu'ils ne mangeaient sans aucun doute que des aliments végétaux). Cependant, tous les sauropodes ont une caractéristique primitive qui les distingue nettement des autres grands phytophages - les mammifères et les dinosaures ornithischiens. Les sauropodes ne mâchaient jamais de nourriture: leurs dents et mâchoires étaient petites et totalement impropres à la mastication. Ils n'avaient pas non plus l'habitude d'avaler des pierres afin, avec leur aide, de broyer la végétation avalée dans l'estomac, comme le faisaient d'autres dinosaures et oiseaux. Apparemment, l'absence d'appareil à mâcher était compensée par le fait que le tube digestif des sauropodes, en raison de leur taille monstrueuse, était très long, de sorte que même les aliments non mâchés avaient le temps de s'y digérer.
Éviter de mâcher de la nourriture permettait à la tête du sauropode de rester petite, ce qui permettait à son tour de développer un cou très long, grâce auquel les sauropodes pouvaient sans effort atteindre des sources de nourriture inaccessibles aux autres animaux. On suppose que le long cou pourrait également être utilisé pour attirer les partenaires sexuels; peut-être que les sauropodes mâles se sont battus avec leur cou comme des girafes modernes. Dans ce cas, la sélection sexuelle aurait dû contribuer à l'allongement du cou.
En revanche, la plupart des grands mammifères herbivores et des dinosaures ornithischiens ont développé des dents, des mâchoires et des muscles à mâcher très puissants, entraînant une augmentation spectaculaire de la taille de la tête. Cela a imposé des restrictions importantes sur la longueur de cou acceptable.
Les grandes tailles de corps posent un certain nombre de problèmes physiologiques, dont le plus important est le problème de la surchauffe. De plus, la présence d'un long cou rend difficile l'entrée d'air frais dans les poumons (vous devez inspirer très profondément pour que non seulement l'air qui est resté dans la longue trachée après l'expiration précédente pénètre dans les poumons). Les sauropodes semblent avoir résolu ces deux problèmes grâce au développement d'un système très sophistiqué et sophistiqué de "sacs aériens".
Les sacs aériens, très probablement, sont apparus chez les ancêtres communs de tous les dinosaures ressemblant à des lézards, c'est-à-dire les sauropodes et les théropodes carnivores, et de ces derniers, ils ont été hérités par les oiseaux. Chez les oiseaux, grâce aux sacs aériens reliés aux poumons par un système complexe de tuyaux et de valves, l'air frais est forcé à travers les poumons à la fois lors de l'inspiration et de l'expiration. En plus d'intensifier la respiration, les sacs aériens procurent un refroidissement efficace du corps. Le fait que les dinosaures ressemblant à des lézards aient également des sacs aériens est mis en évidence par les résultats de l'étude de leurs os (de nombreux sacs aériens pénètrent dans les os ou laissent des empreintes caractéristiques sur eux). Pour les dernières informations sur les sacs aériens chez les dinosaures, consultez l'article qui vient d'être publié: Sereno PC, Martinez RN, Wilson JA, Varricchio DJ, Alcober OA, et al.(2008) Evidence for Avian Intrathoracic Air Sacs in a New Predatory Dinosaur from Argentina // PLoS ONE 3 (9): e3303.
Pour que la taille gigantesque soit un réel avantage pour les sauropodes et pour être soutenue par la sélection, les sauropodes devaient croître aussi vite que possible. Si l'animal s'est déjà appuyé sur le gigantisme - pour se protéger des prédateurs ou pour accéder aux cimes des grands arbres - alors il n'est pas rentable qu'il soit petit, et la période de l'enfance doit être dépassée le plus tôt possible. Les sauropodes, quant à eux, ont dû augmenter leur masse de 100000 fois pour atteindre leur taille maximale - un chiffre record pour les reptiles, sans oublier les oiseaux et les mammifères (un veau éclos ne pesait que quelques kilogrammes et un dinosaure adulte endurci - plusieurs dizaines de tonnes). L'analyse histologique des os des sauropodes confirme généralement l'hypothèse d'une croissance rapide, bien que ces données ne soient pas entièrement sans ambiguïté. Apparemment, les sauropodes ont atteint la maturité sexuelle dans le second,et la taille maximale - dans la troisième décennie.
Une croissance aussi rapide n'est possible que sous la condition d'un métabolisme très intensif - le même que chez les oiseaux et les mammifères modernes. Cependant, si le taux métabolique des sauropodes adultes restait aussi élevé, ils surchaufferaient inévitablement et aucune quantité de sacs aériens ne pourrait les sauver. De plus, ils auraient besoin d'une quantité de nourriture totalement inimaginable. Les auteurs ne voient qu'une seule façon de sortir de cette contradiction: apparemment, le taux métabolique des sauropodes était élevé chez les jeunes et diminuait significativement avec l'âge. Malheureusement, les paléontologues ne disposent pas encore de données directes sur le taux métabolique des sauropodes.
Tous les dinosaures sont connus pour être ovipares. Leurs petits sont nés petits et non protégés, mais ils étaient nombreux. En revanche, les grands mammifères herbivores donnent naissance à de grands jeunes bien protégés, mais en très petit nombre. De ce fait, le développement du gigantisme chez les mammifères augmente fortement la probabilité d'extinction de l'espèce: plus l'animal est gros, moins il produit de petits et plus il faut de temps pour restaurer la population après son déclin temporaire. Les sauropodes n'étaient pas liés par cette limitation: le gigantisme chez eux ne conduisait pas à une diminution de la fertilité et la taille de la population pouvait croître très rapidement dans des conditions favorables.
Ainsi, selon les auteurs, le gigantisme chez les sauropodes est devenu possible en raison d'une combinaison spéciale de caractéristiques primitives et avancées. Les traits primitifs qui ont contribué au gigantisme sont l'incapacité de mâcher de la nourriture et la ponte des œufs; avancé - croissance rapide, système respiratoire parfait et taux métabolique changeant avec l'âge.
