Il y a plus de 50 il y a un million d'années, lorsque la Terre a connu une série d'événements de réchauffement planétaire extrêmes, les mammifères précoces ont réagi en réduisant leur taille.
Bien que ce nanisme mammifère ait déjà été lié au plus grand de ces événements, de nouvelles recherches montrent que le processus évolutif peut également se produire dans des événements plus petits appelés hyperthermiques. Les résultats suggèrent un modèle important qui pourrait aider à façonner une compréhension des effets sous-jacents du changement climatique actuel causé par l'homme.
"Nous savons que pendant le plus grand de ces hyperthermiques, connu sous le nom de maximum thermique paléocène-éocène, les températures ont augmenté de 9 à 14 degrés Fahrenheit et certains mammifères ont diminué de 30 pour cent au fil du temps, nous voulions voir si ce », explique Abigail D'Ambrosia, doctorante à l'Université du New Hampshire et auteur principal de l'étude. "L'espoir est que cela nous aiderait à en apprendre davantage sur les effets possibles du réchauffement climatique d'aujourd'hui."
Pour l'étude, publiée dans Science Advances, les chercheurs ont collecté des dents et des fragments de mâchoire dans la région riche en fossiles du bassin de Bighorn dans le Wyoming. Ils se sont concentrés sur plusieurs mammifères précoces Arenahippus, un cheval précoce de la taille d'un petit chien, et Diacodexis, prédécesseur de la taille d'un lapin pour les mammifères à sabots.
En utilisant la taille des dents molaires comme une approximation de la taille du corps, les chercheurs ont trouvé une diminution statistiquement significative de la taille du corps de ces mammifères au cours d'une deuxième hyperthermale plus petite, appelée ETM2. Arenahippus diminué d'environ 14 pour cent en taille, et la Diacodexis d'environ 15 pour cent.
Morceau de mâchoire d'Arenahippus (avec les molaires 2nd et 3rd), tel que découvert dans le champ. Pour l'échelle: La pointe du ciseau est de ~ 1 cm de large. (Crédit: Université du New Hampshire)
"Nous avons trouvé des preuves de nanisme mammifère au cours de cette seconde hyperthermique. Cependant, c'était moins extrême que pendant le PETM », explique D'Ambrosia. "Pendant ETM2, les températures ont seulement augmenté d'environ 5 degrés Fahrenheit et il était plus court, ne durant que 80,000 à 100,000 ans, environ la moitié de la longueur de la plus grande PETM.
"Comme le changement de température était plus petit, cela suggère qu'il peut y avoir une relation entre l'ampleur d'un événement de réchauffement global et le degré de nanisme associé des mammifères."
Le coauteur Philip Gingerich, paléontologue à l'Université du Michigan, et ses élèves ont recueilli certains des fossiles analysés dans l'étude. Ils ont travaillé avec d'autres membres de l'équipe pour trouver des fossiles provenant des mêmes sections stratigraphiques qui ont fourni des preuves isotopiques du changement climatique. Les fossiles utilisés dans l'étude proviennent du Museum of Paleontology de l'Université du Michigan.
"Ce qui est important à propos de ces résultats, c'est qu'ils reproduisent, prolongent, et donc renforcent les observations faites en relation avec l'évènement PETM du réchauffement global de la serre, qui montre que de nombreux mammifères réagissent au réchauffement climatique en devenant plus petits" dit Gingerich, professeur émérite des sciences de la terre, de la biologie évolutionniste et de l'anthropologie, et conservateur émérite au Musée de Paléontologie.
Le changement observé dans la taille du corps animal pourrait avoir été une réponse évolutive pour créer un moyen plus efficace de réduire la chaleur corporelle. Une taille plus petite permettrait aux animaux de se refroidir plus rapidement. La disponibilité et la qualité des nutriments dans les plantes ont peut-être également joué un rôle.
Des recherches antérieures ont montré que les hyperthermies PETM et ETM2 coïncidaient avec des niveaux accrus de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Cela pourrait avoir une qualité nutritive limitée chez les plantes, ce qui pourrait avoir contribué à la taille corporelle plus petite des mammifères.
Les enregistrements hydrologiques durant le PETM suggèrent également moins de précipitations et de sécheresse, ce qui aurait pu conduire à des sols plus secs et même à des incendies de forêt, qui pourraient avoir affecté la croissance de la végétation et, possiblement, la taille de la progéniture chez les mammifères. Après les deux événements hyperthermiques, la taille de tous les mammifères a rebondi.
Le dioxyde de carbone libéré au cours des deux hyperthermals a une empreinte similaire aux combustibles fossiles d'aujourd'hui. Les chercheurs espèrent qu'une meilleure compréhension de la relation entre la modification de la taille corporelle des mammifères durant ces événements et le réchauffement climatique induit par les gaz à effet de serre pourrait aider à mieux prédire les changements écologiques futurs en réponse aux changements climatiques actuels.
William Clyde de l'Université du New Hampshire, Henry Fricke du Colorado College et Hemmo Abels de l'Université de Technologie de Delft aux Pays-Bas sont les coauteurs de l'étude.
La source: Université du Michigan
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