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Vendredi, Mars 24, 2023

Décodage du passé - Des scientifiques découvrent l'origine d'un mystérieux cimetière de reptiles marins géants éteints

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Adulte et jeune de l'espèce d'ichtyosaure Shonisaurus popularis chasser des proies ammonoïdes il y a 230 millions d'années, dans ce qui est aujourd'hui le parc d'état de Berlin-Ichthyosaur, Nevada, USA Crédit : Gabriel Ugueto


Pendant de nombreuses années, des chercheurs ont étudié un parc d'État du Nevada, mais malgré leurs efforts, la raison du nombre élevé de décès d'ichtyosaures dans la région il y a environ 230 millions d'années reste un mystère.

Les baleines bleues et à bosse, ainsi que d'autres géants marins d'aujourd'hui, entreprennent régulièrement de longues migrations pour atteindre des eaux où les prédateurs sont rares pour se reproduire et mettre bas. Ils ont tendance à se rassembler année après année le long des mêmes étendues de côtes.


Une nouvelle étude menée par une équipe de scientifiques de diverses institutions, dont le Université de l'Utah, les Smithsonian Institution, L'Université Vanderbilt, l'Université du Nevada, le Université d'Edimbourg, les Université du Texas à Austin, Vrije Universiteit Brussels, et la Université d'Oxford, indique que près de 200 millions d'années avant l'évolution des baleines géantes, des reptiles marins connus sous le nom d'ichtyosaures, qui avaient la taille d'autobus scolaires, auraient également entrepris des migrations similaires pour se reproduire et donner naissance dans des environnements plus sûrs.

Les résultats, récemment publiés dans la revue Current Biology, examinez un riche lit de fossiles dans le célèbre parc d'État de Berlin-Ichthyosaur (BISP) dans la forêt nationale de Humboldt-Toiyabe au Nevada, où de nombreux ichtyosaures de 50 pieds de long (Shonisaurus popularis) gisait pétrifié dans la pierre. Co-écrit par Randall Irmis, conservateur en chef du NHMU et conservateur de la paléontologie, et professeur agrégé, l'étude offre une explication plausible quant à la façon dont au moins 37 de ces reptiles marins sont arrivés à leurs fins dans la même localité - une question qui a vexé paléontologues depuis plus d'un demi-siècle.

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Dent complète et mâchoires partielles (UMNH VP 32539) de l'ichtyosaure Shonisaurus popularis du parc d'état de Berlin-Ichthyosaur, Nevada. Ces nouveaux fossiles démontrent que shonisaurus était un prédateur au sommet de son écosystème. Crédit : Musée d'histoire naturelle de l'Utah / Mark Johnston


"Nous présentons des preuves que ces ichtyosaures sont morts ici en grand nombre parce qu'ils migraient vers cette région pour donner naissance pendant de nombreuses générations sur des centaines de milliers d'années", a déclaré Nicholas Pyenson, co-auteur et conservateur du Smithsonian National Museum of Natural History. "Cela signifie que ce type de comportement que nous observons aujourd'hui chez les baleines existe depuis plus de 200 millions d'années."

Au fil des ans, certains paléontologues ont proposé que les ichtyosaures du BISP - des prédateurs ressemblant à de gros dauphins surdimensionnés qui ont été adoptés comme fossile d'état du Nevada - soient morts lors d'un échouage massif comme ceux qui affligent parfois les baleines modernes, ou que les créatures aient été empoisonnées par des toxines telles à partir d'une prolifération d'algues nuisibles à proximité. Le problème est que ces hypothèses manquent de preuves scientifiques solides pour les étayer.

Pour tenter de résoudre ce mystère préhistorique, l'équipe a combiné des techniques paléontologiques plus récentes telles que la numérisation 3D et la géochimie avec la persévérance paléontologique traditionnelle en se penchant sur des documents d'archives, des photographies, des cartes, des notes de terrain et tiroir après tiroir des collections de musées pour des lambeaux de preuves qui pourraient être réanalysé.

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Image modèle 3D de la Shonisaurus popularis Lit fossile à la carrière 2 dans le parc d'état de Berlin-Ichthyosaur, Nevada. Les os fossilisés ont été codés par couleur, chaque couleur correspondant à un squelette différent. Crédit : Smithsonian Institution


Bien que la plupart des sites paléontologiques bien étudiés creusent des fossiles afin qu'ils puissent être étudiés de plus près par les scientifiques des instituts de recherche, la principale attraction pour les visiteurs du BISP, géré par le Nevada State Park, est un bâtiment en forme de grange qui abrite ce que les chercheurs appellent Quarry 2, un éventail d'ichtyosaures qui ont été laissés incrustés dans la roche pour que le public puisse les voir et les apprécier. La carrière 2 contient des squelettes partiels d'environ sept ichtyosaures individuels qui semblent tous être morts à peu près au même moment.

"Lorsque j'ai visité le site pour la première fois en 2014, ma première pensée a été que la meilleure façon de l'étudier serait de créer un modèle 3D en couleur et haute résolution", a déclaré l'auteur principal Neil Kelley, professeur adjoint à l'Université Vanderbilt. "Un modèle 3D nous permettrait d'étudier la façon dont ces grands fossiles ont été disposés les uns par rapport aux autres sans perdre la capacité d'aller os par os."

Pour ce faire, l'équipe de recherche a collaboré avec Jon Blundell, membre de l'équipe du programme 3D du Smithsonian Digitization Program Office, et Holly Little, responsable informatique du département de paléobiologie du musée. Alors que les paléontologues mesuraient physiquement les os et étudiaient le site à l'aide de techniques paléontologiques traditionnelles, Little et Blundell ont utilisé des appareils photo numériques et un scanner laser sphérique pour prendre des centaines de photographies et des millions de mesures ponctuelles qui ont ensuite été assemblées à l'aide d'un logiciel spécialisé pour créer un modèle 3D. du lit fossile.

"Notre étude combine à la fois les facettes géologiques et biologiques de la paléontologie pour résoudre ce mystère", a déclaré Irmis. "Par exemple, nous avons examiné la composition chimique des roches entourant les fossiles pour déterminer si les conditions environnementales ont entraîné autant de shonisaurus dans un cadre. Une fois que nous avons déterminé que ce n'était pas le cas, nous avons pu nous concentrer sur les raisons biologiques possibles.

L'équipe a collecté de minuscules échantillons de la roche entourant les fossiles et a effectué une série de tests géochimiques pour rechercher des signes de perturbation environnementale. Un test a mesuré le mercure, qui accompagne souvent une activité volcanique à grande échelle, et n'a trouvé aucune augmentation significative des niveaux. D'autres tests ont examiné différents types de carbone et ont déterminé qu'il n'y avait aucune preuve d'augmentation soudaine de la matière organique dans les sédiments marins qui entraînerait une pénurie d'oxygène dans les eaux environnantes (bien que, comme les baleines, les ichtyosaures respiraient de l'air).

Ces tests géochimiques n'ont révélé aucun signe que ces ichtyosaures aient péri à cause d'un cataclysme qui aurait gravement perturbé l'écosystème dans lequel ils sont morts. L'équipe de recherche a continué à regarder au-delà de la carrière 2 vers la géologie environnante et tous les fossiles qui avaient été précédemment extraits de la zone.

Les preuves géologiques indiquent que lorsque les ichtyosaures sont morts, leurs os ont finalement coulé au fond de la mer, plutôt que le long d'un rivage suffisamment peu profond pour suggérer un échouage, excluant une autre hypothèse. Encore plus révélateur cependant, le calcaire et le mudstone de la région regorgeaient de grands adultes shonisaurus spécimens, mais d'autres espèces marines


Le filet paléontologique des chercheurs avait éliminé certaines des causes potentielles de décès et commencé à fournir des indices intrigants sur le type d'écosystème dans lequel ces prédateurs marins nageaient, mais les preuves n'indiquaient toujours pas clairement une explication alternative.

L'équipe de recherche a trouvé une pièce clé du puzzle lorsqu'elle a découvert de minuscules restes d'ichtyosaures parmi de nouveaux fossiles collectés au BISP et cachés dans des collections de musées plus anciennes. Une comparaison minutieuse des os et des dents à l'aide de scanners à rayons X micro-CT à l'Université Vanderbilt a révélé que ces petits os étaient en fait des embryons et des nouveau-nés. shonisaurus.

"Une fois qu'il est devenu clair qu'il n'y avait rien à manger ici, et qu'il y avait de grands adultes shonisaurus avec des embryons et des nouveau-nés mais pas de juvéniles, nous avons commencé à sérieusement nous demander si cela aurait pu être un lieu de naissance », a déclaré Kelley.

Une analyse plus approfondie des différentes strates dans lesquelles les différents groupes d'ossements d'ichtyosaures ont été trouvés a également révélé que les âges des nombreux gisements fossiles de BISP étaient séparés d'au moins des centaines de milliers d'années, voire des millions.


"Trouver ces différents endroits avec la même espèce répartie dans le temps géologique avec le même schéma démographique nous indique qu'il s'agissait d'un habitat préféré dans lequel ces grands prédateurs océaniques sont revenus pendant des générations", a déclaré Pyenson. "C'est un signal écologique clair, selon nous, que c'était un endroit qui shonisaurus utilisé pour donner naissance, très semblable aux baleines d'aujourd'hui. Nous avons maintenant la preuve que ce type de comportement est vieux de 230 millions d'années.

L'équipe a déclaré que la prochaine étape de cette ligne de recherche consiste à enquêter sur d'autres ichtyosaures et shonisaurus sites en Amérique du Nord avec ces nouvelles découvertes à l'esprit pour commencer à recréer leur monde antique en recherchant peut-être d'autres sites de reproduction ou des endroits avec une plus grande diversité d'autres espèces qui auraient pu être de riches aires d'alimentation pour ce prédateur au sommet éteint.

"L'une des choses passionnantes à propos de ce nouveau travail est que nous avons découvert de nouveaux spécimens de Shonisaurus popularis qui ont du matériel crânien vraiment bien conservé », a déclaré Irmis. "Combinés avec certains des squelettes qui ont été collectés dans les années 1950 et 1960 et qui se trouvent au Nevada State Museum à Las Vegas, il est probable que nous aurons finalement assez de matériel fossile pour finalement reconstruire avec précision ce qu'est un shonisaurus squelette ressemblait.

Les scans 3D du site sont désormais disponibles pour que d'autres chercheurs puissent les étudier et que le public puisse les explorer via la plate-forme open source Voyager du Smithsonian, qui est développée et maintenue par les membres de l'équipe de Blundell au bureau du programme de numérisation, et tout le monde peut approfondir plongez avec le modèle 3D sur : https://3d.si.edu/enter-sea-dragon.


"Notre travail est public", a déclaré Blundell. « Nous ne nous contentons pas de scanner des sites et des objets et de les verrouiller. Nous créons ces scans pour ouvrir la collection à d'autres chercheurs et membres du public qui ne peuvent physiquement se rendre dans un musée.

Référence : « Comportement de regroupement dans un DOI : 10.1016/j.cub.2022.11.005

Cette recherche a été menée dans le cadre de permis de recherche délivrés par le US Forest Service et les Nevada State Parks et a été soutenue par un financement du Smithsonian, de l'Université du Nevada, de Reno, de l'Université Vanderbilt et de l'Université de l'Utah.

Le parc d'État de Berlin-Ichthyosaur fait partie de la forêt nationale de Humboldt-Toiyabe dans les montagnes Shoshone du centre-ouest du Nevada. C'est dans les terres ancestrales des peuples Paiute du Nord et Shoshone de l'Ouest.


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