206 - La paléontologie existe-t-elle encore?

Des travaux de réfection du muret de bordure et de profilage du fond du Lac‑aux‑Castors (Parc du Mont Royal) furent effectués par la Ville‑de‑Montréal en 2012-2013. Ce fut l'occasion d'accéder aux sédiments accumulés naturellement dans la cuvette rocheuse. Des coquillages marins, des fragments de plantes et des bouts de bois manifestement rongés par les castors furent datés au ¹⁴C. Les sédiments furent soumis à l'analyse des macrorestes végétaux et des grains de pollen. Les résultats corroborent l'âge de 13 000 ans avant l'actuel (AA) pour le début de la Mer de Champlain, ce bras de l'Atlantique qui a envahi les basses terres laurentiennes et, dans le sud-ouest du Québec, remplacé les eaux du Lac proglaciaire à Candona (de 13 500 à 13 000 ans AA). De 13 000 à 11 000 ans AA, le mont Royal était occupé par une flore de toundra semblable à celle que l'on retrouve aujourd'hui dans l'Arctique. Les arbres se sont implantés rapidement sur l'île il y a 11 000 ans. Jusque vers 9600 ans AA, le paysage végétal environnant la cuvette ressemblait à une pessière-sapinière comprenant aussi plusieurs essences feuillues et du mélèze près des rives. D'après l'identité de dix morceaux de bois rongés dont huit furent datés au ¹⁴C, le peuplier faux-tremble fut la première essence utilisée par les castors il y a 11 000 ans. Entre 10 700 et 9600 ans AA, le bouleau blanc puis l'érable rouge furent aussi choisis par ces emblématiques bâtisseurs de barrages.

Associés à la Béringie, les yedoma correspondent à une forme de pergélisol syngénétique s'étant accumulé lors du Pléistocène. Leur moteur de formation fut étroitement lié à la présence de conditions froides et xériques ayant favorisé une sédimentation éolienne active. Les yedoma sont essentiellement de nature minérale, mais comprennent tout de même une quantité non négligeable de restes biogéniques et de traceurs micropaléontologiques pouvant servir d'indicateur des conditions environnementales passées. Leurs accumulations sur une échelle de temps plus importante que les lacs et les tourbières, en font donc des outils intéressant pour les paléoécologistes quaternaire.

Le yedoma de la rivière Itkillik en Alaska (69°34′ N, 150°52′ W) est l'un des plus imposants et mieux conservés de la Béringie Est. Les résultats préliminaires obtenus au site ont permis la réalisation d'une reconstitution de la dynamique végétale sur près de 48 000 ans.  La séquence à également pu être corrélée à d'autres sites à proximité et permet d'observer une longue phase herbacée s'étendant jusqu'à l'Holocène, dominée par les taxons Cyperaceae et Poaceae.

Pour sa part, le yedoma de Beaver Creek au Yukon (62°23′N, 140°53′W) n'a pas encore fait l'objet d'études paléoécologiques. Des analyses sont présentement en cours afin d'établir la chronologie de la succession végétale depuis l'Illinoien, de définir des paramètres climatiques locaux et de quantifier le réservoir de carbone associé au site.

Le lac Nettilling se trouve au sud-ouest de l'île de Baffin. Il s'agit du plus grand plan d'eau de l'Archipel Arctique Canadien. Son bassin versant a subi une invasion marine après la dernière déglaciation. Le relèvement glacio-isostatique a permis l'établissement d'un lac d'eau douce vers 6500-6000 ans B.P.

Des analyses biostratigraphiques et géochimiques ont été réalisées sur deux séquences sédimentaires. Les analyses documentent la transition marine-lacustre par des changements dans la paléosalinité. L'évolution des assemblages de diatomées, successivement dominés par des espèces poly-mésohalobes, oligohalobes, puis halophobes démontre les effets de la salinité décroissante sur le milieu aquatique. Les capsules céphaliques de larves de chironomidés sont apparues dans la séquence après l'isolement du bassin et l'établissement des conditions lacustres. Les foraminifères sont observés dans la séquence sédimentaire de la phase marine-saumâtre. Les changements dans les rapports Ca/Ti et Si/Ti, et les profils de Cl reflètent la fin de l'influence marine et l'établissement des conditions lacustres. Les conditions anoxiques reflétées dans le rapport Mn/Fe sont observées lors de la transition de l'eau salée à l'eau douce.

Les assemblages de foraminifères benthiques du dernier interglaciaire (stade isotopique 5e) de carottes de forage d'Orphan Knoll (50.17°N, 45.64°W; 3563 m) et d'Eirik Ridge (58.21°N, 48.37°W; 3380 m) ont été analysés pour retracer les conditions environnementales du fond marin à environ 3400 m de profondeur dans le nord-ouest de l'Atlantique Nord et la Mer du Labrador. Cette étude inclut une étude systématique dans laquelle 96 espèces de foraminifères benthiques sont identifiées, décrites et illustrées. Des analyses de regroupement ont permis de définir des assemblages. Ceux-ci s'avèrent très différents aux deux sites étudiés malgré une bathymétrie semblable.

Les différences entre les conditions benthiques au site d'Orphan Knoll et celle d'Eirick Ridge se traduisent par des assemblages de foraminifères benthiques distincts et des compositions isotopiques de Fontbotia wuellerstorfi également différentes qui mettent en évidence le régionalisme des masses d'eaux profondes dans la Mer du Labrador et l'Atlantique du Nord-Ouest. Ces différences suggèrent que l'interglaciaire présent est très différent à celui de l'épisode isotopique 5e en ce qui concerne la circulation profonde.

On retrouve dans la vallée de la rivière aux Anglais, située dans la région de Baie-Comeau, d'importants dépôts coquilliers datant du début de l'Holocène. Formés lors de la submersion par la mer de Goldthwait, ces dépôts diffèrent des autres faluns connus d'âge holocène par leurs dimensions et par leur grande concentration en débris coquilliers. En raison de leurs caractéristiques exceptionnelles, il est apparu nécessaire de tenter d'expliquer comment les faluns de Baie-Comeau se sont formés. Pour ce faire, une étude comparative des conditions thermiques et salines entre la période de la mer de Goldthwait et celle de l'estuaire du Saint-Laurent actuel a été réalisée. Ainsi, les invertébrés des dépôts coquilliers ont été identifiés afin de déterminer les types de communautés marines qui existaient dans la mer de Goldthwait et de décrire les habitats dans lesquels elles ont vécues. En effet, la présence et le développement de faunes dans les mers dépend de plusieurs facteurs, notamment la température, la salinité et la profondeur de l'eau, la nature du substrat et l'apport de nourriture (Hillaire-Marcel, 1980). La composition en isotopes stables de l'oxygène et la concentration de certains cations (Ca²⁺, Mg²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺) ont également été déterminées pour un nombre de coquilles de Mytilus edulis de l'un des faluns. L'analyse de ces composantes géochimiques permet aussi d'identifier les conditions thermiques et salines des mers.

Nous présentons les résultats de datations au carbone 14 de grains de pollen extraits de carottes de sédiments issues du milieu océanique et de marais côtiers de la Marge Est-Canadienne, de la Baie James et des provinces Atlantiques. Les âges polliniques de carottes marines ont été comparés avec ceux obtenus sur des carbonates marins (coquillages ou foraminifères) prélevés aux mêmes niveaux stratigraphiques. Les échantillons de pollen de marais côtiers ont été prélevés à des niveaux déjà datés grâce à des profils de 137Cs et de 210Pb, ou par datation 14C de macrorestes végétaux. La plupart des âges 14C obtenus des échantillons de pollen sont en désaccords avec ceux basés sur les autres méthodes de datation, exhibant des différences excédant fréquemment 250 ans et atteignant même 4000 ans dans un cas.

Des âges polliniques trop élevés sont souvent associés à des proportions importantes de grains de pollen remaniés dans les sédiments. Certains âges trop jeunes pourraient résulter d'un entreposage prolongé des carottes marines, possiblement suite à une croissance microbienne, mais plus de recherche est nécessaire pour vérifier cette hypothèse. Malgré les problèmes que nous avons rencontrés, quelques âges polliniques sont tout de même en accord avec d'autres âges 14C des mêmes niveaux stratigraphiques, ce qui suggère que cette méthode de datation peut fonctionner. Pour l'instant, plus de recherche s'avère nécessaire pour comprendre les résultats contradictoires obtenus. 

En paléontologie, l'identification précise et correcte des organismes fossiles est primordiale pour la compréhension des relations phylogénétiques (relations de parenté) entre différentes espèces. Les études moléculaires basées sur l'ADN ne s'appliquant pas aux fossiles, la définition de caractères anatomiques propres à chaque espèce ou groupe d'espèces (synapomorphies) est essentielle. Elle permet à la fois de différencier les espèces entre elles mais également d'identifier correctement des restes incomplets de certains organismes. La position des espèces fossiles dans les arbres phylogénétiques (représentations graphiques de la phylogénie) est majoritairement obtenue en utilisant des caractères squelettiques, les organes et autres tissus mous n'étant que très rarement fossilisés. Ceci peut représenter un biais à l'identification précise des espèces fossiles, et il est donc très important de définir des synapomorphies extrêmement diagnostiques, même lorsque le spécimen n'est que partiellement préservé. A partir du cas particulier d'un tétrapodomorphe du Dévonien supérieur de Miguasha (-380 Ma, Québec), nous présenterons des exemples et contre-exemples de définitions appropriées de synapomorphies chez des fossiles de différents groupes (crustacés, insectes, « poissons », dinosaures et mammifères) en insistant sur l'intérêt des études anatomiques et morphologiques des fossiles dans la compréhension de l'Histoire de la Vie sur Terre.

Au Mésozoïque, la colonisation de milieux marins et terrestres par les Crocodyliformes s'est traduite, au sein de ce groupe, par l'occupation de nombreuses niches écologiques, dont l'herbivorie, et par l'atteinte d'un niveau de disparité morphologique tout aussi considérable. Récemment, une abondance de nouvelles données fossiles a contribué à préciser les rythmes et les modalités de l'évolution des Crocodyliformes mésozoïques. Des taxons nouveaux et récemment décrits sont présentés. Bien que les représentants extrêmes de ces taxons divergents, tels les Thalattosuchia (formes pélagiques) ou les Baurusuchia (formes terrestres), soient bien connus, l'éventail de la diversité morphologique au sein du groupe n'a pas encore fait l'objet d'analyses. Peu d'efforts ont été déployés pour étudier l'évolution de la disparité (diversité morphologique) chez les Crocodyliformes, et la plupart des discussions à cet égard sont principalement de nature spéculative. Les taux de diversité et de disparité de la totalité de la radiation connue des crocodyliformes au cours du Mésozoïque sont examinés à l'aide d'un vaste ensemble de caractères bien résolu et d'un chronogramme phylogénétique. En ce qui a trait au morpho-espace, des séparations nettes, caractérisées par des taux évolutifs élevés, sont observées entre les clades les plus divergents. Ce profil semble indiquer que l'origine de ces clades divergents peut s'expliquer par un modèle d'évolution de type « pulsatoire ».

Appartenant a la famille des Baurusuchidae, Pissarrachampsa sera est un crocodyliforme du Crétacé supérieur du Brésil (Formation de la Vale do Rio do Peixe). Décrit en 2011 par Montefeltro et al., le matériel est composé d'un crâne presque complet, d'un crâne partiellement préservé et d'une mâchoire inférieure. La condition de l'holotype LPRP/USP 0019 est telle que la partie endocrânienne est remarquablement préservée. Un CT-scan (imagerie médicale) de ce spécimen a été réalisé à Montréal. Ce type de scan ne nous permet malheureusement pas d'avoir une haute résolution, ne nous donnant pas accès à de nombreux détails neurovasculaires. En revanche, cette résolution est suffisante pour reconstruire la boîte crânienne de Pissarrachampsa sera. Ce moule interne nous permet alors de décrire l'anatomie générale endocrânienne d'un Baurusuchidae, mais aussi de comparer cette anatomie à celle observée chez des espèces actuelles comme Alligator ou Crocodylus, ou éteintes comme Sebecus. Cette comparaison nous donne accès aux différences tant bien qualitatives que quantitatives entre espèces actuelles et éteintes.

Longtemps considérés comme des animaux reptiliens et écailleux, notre perception de l'apparence des dinosaures a changé dramatiquement suivant la découverte des premiers fossiles arborant des plumes vers la fin des années 1990. Depuis ce temps, la présence de plumes a été confirmée dans plus d'une trentaine d'espèces de dinosaures, démontrant que le plumage était très répandu parmi les dinosaures et qu'il était apparu bien avant l'évolution des premiers oiseaux. Des restrictions géographiques, sédimentologiques et temporelles régissant la préservation de dinosaures emplumés ont créé de grandes lacunes dans nos connaissances de la distribution phylogénétique des plumes parmi les dinosaures ainsi que dans nos hypothèses sur la fonction des plumes primitives et de l'origine du vol. La récente découverte en Alberta de trois squelettes d'ornithomimidés (dinosaures-autruches), un jeune individu et deux adultes, arborant des empreintes de plumes comble ces lacunes et offre une hypothèse alternative pour l'évolution des ailes. Bien que les ornithomimidés de tout âge étaient couverts d'un plumage ressemblant à un duvet, seuls les adultes portaient des plumes à tiges rigides sur l'avant-bras, formant une aile primitive. La présence d'ailes chez les adultes ornithomimidés et leur absence chez les jeunes individus suggèrent que la fonction originelle des ailes chez les dinosaures n'était probablement pas reliée à la fuite ou au vol, mais plutôt aux comportements de reproduction.

La frontière géologique du Crétacé-Paléogène (frontière « KPg », ≈66 Ma) marque l'une des plus importantes extinctions de masse de l'histoire de la Terre. Deux événements géologiques d'importance, l'impact du météorite Chicxulub et les éruptions volcaniques des trapps du Deccan ⎯des coulées de lave basaltique qui couvrent une superficie de plus de 500 000 km² en Inde, coïncident dans le temps avec cette frontière géologique et ont été proposés comme étant des déclencheurs potentiels des extinctions d'espèces. Bien que les deux scénarios prévoient des patrons d'extinction différents, l'établissement d'un lien causal entre ces derniers et les extinctions dépend largement de leur chronologie relative, laquelle demeure incertaine. Nous présentons des données de concentration et de composition isotopique de soufre provenant de deux coupes stratigraphiques extrêmement bien préservées de sédiments chevauchant la frontière KPg en Alberta, au Canada. Nos résultats suggèrent que, dans la région immédiate de la frontière KPg, les épisodes volcaniques des trapps du Deccan succèdent l'impact du Chicxulub et les extinctions de masse soudaines. Si cette chronologie semble écarter la possibilité d'un lien causal direct entre les épisodes volcaniques et l'extinction de masse, elle jette par contre de la lumière sur les causes possibles du long délai de rétablissement des écosystèmes au début du Paléogène.

La formation géologique Mursi date de plus de quatre millions d'années et est particulièrement intéressante parce qu'elle couvre une période très importante de l'évolution humaine, la transition entre les genres Ardipithecus et Australopithecus. Seule l'extrémité sud de la formation fut sporadiquement explorée il y a plus de 40 ans, mais en raison de sa difficulté d'accès, elle ne fut jamais revisitée. En 2009, nous avons entrepris une nouvelle exploration de cette formation et avons découvert une nouvelle localité à son extrémité nord, suggérant que la formation est fossilifère sur toute sa superficie. Nous avons aussi fait une analyse de la faune fossile trouvée il y a presque un demi-siècle. Sa composition est particulière, car elle est constituée d'un grand nombre de suidés (42 % de la faune mammifère) et de très peu de bovidés (11 %). L'échantillon est aussi remarquable par son incidence élevée de deinothères (7,3 %), un proboscidé maintenant éteint. L'analyse des isotopes stables de carbone des dents de la faune révèle que les mammifères étaient caractérisés par une diète avec une composante plus grande de plantes C3 (feuilles, fruits, écorce d'arbres) relativement aux plantes C4 (herbes) lorsque comparés aux autres sites hominidés africains plus ou moins contemporains (Lothagam et Kanapoi, Kenya ; Gona et Aramis, Éthiopie ; Laetoli, Tanzanie ; Kollé, Chad). Ceci suggère que l'environnement de la formation Mursi était plus boisé que celui de ces autres sites.