En 2000, des chercheurs chinois de l'équipe de Gu Zhiwei auraient trouvé, dans la province de Liaoning au nord-est de la Chine, 6 spécimens d'un nouveau dinosaure de 77 cm de long, hors tout. Cela a permis aux chercheurs d'avoir un regard surprenant sur l'évolution des oiseaux. Ces fossiles portaient aussi bien devant que derrière des plumes parfaitement formées. Leur corps devait ressembler à une grosse pie et était couvert de petites plumes de 3 à 4 cm de longueur. Par contre, les pattes avant et arrière comportaient des plumes de 12 cm. Ce sont des restes fossilisés, datant du crétacé inférieur, d'un dinosaure arboricole à 4 ailes, qui se serait déplacé d'arbre en arbre. Deux ailes étaient attachées sur les membres supérieurs et 2 autres, sur les membres inférieurs. Il a été baptisé microraptor gui en l'honneur de Gu Zhiwei.
Actuellement, le droméosaure protoavis, vieux de 225 millions d'années est considéré comme le dinosaure ancêtre commun de tous les oiseaux (à ne pas confondre avec le célèbre archéopteryx, oiseau vieux de 150 millions d'années et qui appartient à un groupe resté sans descendance). Ci-contre, comparaison entre l'homme et le microraptor.
Ces microraptors, qui appartiendraient aux droméosauridés,
possédaient 4 ailes et vivaient dans les arbres. Ce groupe serait
à l'origine des oiseaux (ne pas confondre avec l'archéoptéryx qui n'a
pas descendance, mais considéré comme le chaînon manquant entre les
oiseaux et les reptiles). Actuellement
il semble qu'il soit le plus petit dinosaure (taille semblable à l'
archéoptéryx, 75 cm de longueur hors tout) et sans vouloir surprendre,
mais controversés, ses découvreurs l'ont décrit comme un dinosaure
arboricole. Les droméosaures et troodontides ont rigidifié leur queue
confondue avec des Le semilunaire
(le 2e des trois os dans le poignet) carpien a un contact plus large
avec le métacarpien II que le métacarpien I, lequel diffère de celui
des droméosauridés, mais en accord avec les aviens et le plus basique de
sa catégorie. Microraptor était probablement incapable de voler et
possédait une structure de dinosaure avec des caractères aviens. Le cubitus est fortement courbé
et la largeur du radius est moins de 70% de celle du cubitus. Ce rapport
radius/cubitus est comparable aux droméosauridés, protarchéoptéryx et
quelques oviraptorosaures, bien que beaucoup plus petit que celui de l'archéoptéyx
et d'autres formes volantes. Des caractéristiques osseuses du carpe et
métacarpe diffèrent des droméosauridés mais restent conformes aux aviens
et aux taxons plus basiques. Les chercheurs ont trouvé aussi 24 ou 25
vertèbres caudales. Les processus transversaux terminent avant la 11e
caudale, mais la plupart des vertèbres caudales possèdent des éléments identiques
aux droméosauridés. Les plumes sont préservées autour du cubitus, de la
"paume", du bassin, du fémur et du tibia. Les impressions fémorales ont un contour semblable aux plumes et
mesurent 25-30 millimètres de long. Des gaines de kératine sont préservées sur les
ongles des pattes, faisant ressembler les demi griffes à des ongles. Est-ce le spécimen que les partisans de la théorie du vol "plané" ont besoin pour convaincre? Qui vivra verra, mais, à l'avenir il est prévisible de voir plus de descriptions de dinosaures arboricoles (il y en a au moins un plus petit et encore plus étrange que le Microraptor, avec un troisième doigt extrêmement ovale, mais malheureusement il n'a toujours pas été décrit correctement et n'a pas été édité). Soyons patient. Selon Xing Xu, l'apparition du vol aurait emprunté plusieurs étapes, dont la première correspondrait aux droméosauridés à 4 ailes et vivant dans les arbres. Puis, avec l'évolution vers les oiseaux, les membres postérieurs auraient perdu leur capacité de vol. Autrement dit, à partir d'un vol plané, les oiseaux auraient adopté un vol battu. Remerciements particuliers à Mickey Mortimer
et Mark Norell. Les premiers oiseaux ont évolué à partir des thérapodes qui étaient de petits dinosaures carnivores bipèdes. Ils capturaient leurs proies avec leurs membres antérieurs. Ils couraient très vite, comme le vélociraptor. Ci-dessous une représentation du Natural History Museum de Londres, d'une scène de la vie de tous les jours aux alentours de 75 millions d'années BC (crétacé supérieur). Des droméosauridés d'environ 1,8 m hors tout, dévorent un cadavre de tricératops, tandis qu'un tyrannosaure rex s'approche.
Pour se faire sa propre idée de la découverte: Nature: Pour en savoir plus: Pour tout connaître, mais en
hollandais: |
A partir des archosauriens se distinguent d'une part les pseudosuchiens dont font partie les crocodiliens et des groupes apparentés. Les analyses effectuées suggèrent que les pseudosuchiens ont un métabolisme proche des crocodiles modernes et seraient des animaux à sang froid. D'autre part les ornithosuchiens comprenant les oiseaux et les groupes apparentés (dinosaures, etc..) montrent un métabolisme proche des grands oiseaux et des mammifères actuels à sang chaud. Les archosauriens furent les maîtres du mésozoïque. Il ne reste plus aujourd'hui que les oiseaux et les crocodiles. Les Ptérosauriens sont aussi des archosaures, mais adaptés à la vie aérienne. Ils furent les premiers vertébrés adaptés à vivre en volant. Seulement 2 autres groupes de vertébrés volent: les oiseaux et les chauve-souris. Les ptérosaures débutent au Jurassique avec des formes relativement petites, de la grosseur d’un moineau et d’un merle (ptérodactyle), pour s’éteindre à la fin du Crétacé avec des formes géantes atteignant 10 à 12 m mètres d’envergure tels le quetzalcoaltus et le hatzegopteryx . Leurs pattes avant se sont modifiées en ailes et le sternum s'est élargi pour supporter les muscles nécessaires au vol. Des plumes couvrent leur corps qui fut un facteur important pour leur régulation thermique. Un autre avantage qui leur a permis d'avoir le sang chaud, un cœur avec 2 oreillettes et 2 ventricules, permettant d'avoir une double circulation sanguine: l'oxygène est pris des poumons pour aller dans les muscles et à l'inverse, le sang vicié s'évacue des tissus pour être à nouveau réoxygènisé dans les poumons. Mis à part les insectes, les oiseaux sont le seul groupe à avoir envahi les airs, car ils ne sont pas restreints par les conditions extérieures, comme les animaux à sang froid. Ils ont conquis toute la planète. Ils vivent dans toutes les formes d'habitat et ils ont évolué dans une grande diversité. Quelques uns sont incapables de voler, d'autres sont aquatiques et se servent de leurs ailes pour nager (pingouins). Ils possèdent une fertilisation interne et leurs oeufs sont similaires à ceux des reptiles. Par contre les parents s'occupent des petits, qui sont très évolués. Les oiseaux sont d'une valeur inestimable pour l'humanité, car, entre autres, ils détruisent de très grandes quantités d'insectes nuisibles. La plupart sont des éboueurs. Nous les entendons siffler lors du retour des beaux jours, nous les voyons dans les forêts, en ville. Nous en connaissons qui sont chassés pour notre nourriture incluant le coq de bruyère, le faisan, la caille, le canard, le pluvier et la volaille dont les chefs de file de cette catégorie sont le poulet, le canard, l'oie et la dinde. Le perroquet, perruche, canari, etc... sont pris comme oiseaux de compagnie. Mais d'où viennent-ils ? Vertébrés, leurs caractéristiques sont d'avoir un corps couvert de plumes avec les pattes de devant transformées en ailes et utilisées par la plupart pour voler. Ils ont le sang chaud, déposent leurs œufs et possèdent un bec sans dent. Cette dernière caractéristique n'est pas tout à fait vraie, car ils ont toujours le gène des dents. Une équipe asiatique a réussi à réveiller ce gène, sur des poulets qui sont nés avec des dents. Les oiseaux composent la classe des aviens. Ils comptent 9000 espèces vivantes. Les premiers aviens comprenaient les " oiseaux" primitifs comme l'archéoptéryx de la taille d'un pigeon, le patagoptéryx de la taille d'un coq et les ichthyornithiformes capables de voler avec un bec équipé de dents. Les restes fossilisés d'un archéoptéryx qui datent du jurassique, montrent qu'il avait une queue de reptile, des mâchoires avec dents, des ailes avec des griffes et ses plumes étaient très bien développées.
Les ptérosaures, autre groupe de reptiles volants, n'ont pas partagé les caractéristiques communes des oiseaux et des dinosaures et ils ne sont pas considérés comme des oiseaux. Est-ce que la capacité au vol provient des dinosaures vivants dans les arbres, sautant de branches en branches (hypothèse du vol plané) ou bien des dinosaures terrestres courant très vite en bondissant (hypothèse du vol battu) ? Aujourd'hui, le débat est toujours d'actualité. En effet, inclure les oiseaux parmi les dinosaures, qu'acceptent la plupart des paléontologues, restent douteux pour quelques uns et l'identification (en 2000) des plus vieilles plumes connues sur un reptile à 4 pattes (découvert en Asie Centrale: longisquama insignis ci-contre) datant de 220 millions d'années, soulève encore des questions. Chez les ptérosaures se trouvent les pterodactyloidea dont font partie les azhdarchidae tels qu'entre autres:
Le quetzalcoaltus était un immense ptérosaure avec ses 10 m d'envergure. Ce fut l'une des plus grandes espèces volantes de tous les temps avec le hatzegoptéryx. Les aztèques l'ont surnommé "serpent à plumes". Il fut découvert en 1971 au Big Bend National Park du Texas par Douglas Lawson, un étudiant qui l'appela quetzalcoalt en mémoire des aztèques. En dépit de sa grande taille, le squelette paraît léger bien que faisant 100 kg. Son cou était extrêmement long avec une fine mâchoire sans dent. Sa tête était couverte d'une longue crête osseuse. Comme les autres ptérosaures, les restes du quetzalcoaltus ne furent pas trouvés dans des strates marines, mais dans du sable et des limons d'une large plaine inondable et cela souleva beaucoup de questions sur sa façon de vivre. Il devait prendre son envol avec aisance et être capable de parcourir de longues distances. Tout comme les vautours, il semble qu'il se comportait plus comme un fossoyeur et se nourrissait du cadavre des dinosaures . Pour d'autres paléontologues, le long bec suggère qu'il sondait la vase, les mares et les flaques pour se nourrir de mollusques et crustacés. D'autres pensent qu'ils planaient au-dessus des étendues d'eau peu profondes, en jouant de l'effet de sol, pour attraper le poisson tout en volant.
Les oiseaux représentent
une adaptation des archosaures spécialisés à un mode de vie particulier,
le milieu aérien. Le premier fossile d'oiseau connu
est peut-être l' archéoptéryx bien qu'il reste plus près du reptile que de l'oiseau.
Animal de petite taille 45 cm
pour ~500 g, il fut découvert
en Bavière, près de Solnhofen.
Il fut découvert dans des dépôts du jurassique supérieur. Cet oiseau, vivant
entre 205 et 135 millions d'années BC, ressemblerait à une grosse pie avec des dents.
Il possédait une queue semblable aux reptiles avec une vingtaine de
vertèbres bi-concaves, plus 6 vertèbres composant le sacrum, cependant il était différent des oiseaux
actuels par les dents d'une mâchoire maintenue dans deux cavités et par
les articulations entre les vertèbres, concaves aux 2 extrémités (amphicœles).
Ses ailes possédaient une griffe,
ressemblant aux chauves-souris Pourtant une absence le caractérise, celle d'un tarsométatarse, os que l'on trouve chez les oiseaux. Une autre différence, l'absence d'apophyses uncinées (disposant de crochets) sur les côtes permettant de les raccorder entre elles et l'apparition de côtes ventrales. Le cerveau semble plus primitif (moulage endocrânien) que celui des oiseaux. Son bassin, trop fragile, lui interdisait tout atterrissage sur la terre ferme. Mais une analogie avec les oiseaux reste incontournable, c'est la présence d'un plumage. Par contre les clavicules fusionnées forment une "fourchette" en forme de boomerang et sans hypocléïde, bien différente donc de celle des oiseaux. Le pubis est dirigé vers l'arrière. Il avait, tout comme les oiseaux de cette période, des dents. Celles-ci persistèrent jusqu'au crétacé supérieur et l' Hesperornis en est un exemple. Enfin son habitat était les berges d'étendues d'eau peu profondes fréquentées par de petits animaux marins, au bord desquelles se promenaient dinosaures et autres ptérosauriens. Et pour conclure, l' archéoptéryx n'a pas eu de descendance. Par contre son prédécesseur le protarchéoptéryx présente une queue emplumée, dont les plumes sont symétriques et diffèrent de celles, dissymétriques, de l’archéoptéryx . Ce curieux dinosaure avait les mains plus longues que les os du bras, une préadaptation en quelque sorte annonçant les ailes. http://www.nationalgeographic.de/php/magazin/topstories/2001/05/topstory1a.htm
Le décollage depuis le sol est une performance complexe qui combine 3 mouvements indépendants: battement dorso-ventral autour du joint gléno-huméral, une rotation de l'aile autour de son plus grand axe et un complexe mouvement de poignée pour raccourcir l'aile durant le mouvement ascendant et verrouillage de la main pendant le mouvement descendant. Les oiseaux doivent battre les ailes plus vigoureusement pour obtenir l'ascension supplémentaire dont ils ont besoin. Pour cette raison, la plupart des oiseaux préfèrent se lancer depuis une hauteur, tel qu'un arbre ou une falaise, pour sécuriser leur ascension à moindre coût. En dépit de ces limitations biologiques, Burgers et Chiappe (1999) propose que l'archéoptéryx aurait pu décoller en courant et utilisant ses ailes comme un générateur de poussée, un peu à la manière de l'albatros. Dans leur rapport, ils estiment, en simulant le vol de l'archéoptéryx, que cette sorte de décollage aurait été plus efficace. http://obj.terra.com.co/fotos/0/0/0/0/2/9/1/G558.gif
L'archéoptéryx pourrait avoir développé une méthode pour planer entre les arbres et gagner de l'énergie. Les écureuils volants voyagent à travers la forêt en grimpant et en planant (Norberg 1990). Quand les corbeaux décollent d'un arbre, ils ne semblent pas utiliser une énergie supplémentaire. En premier, ils perdent de la hauteur puis piquent en virant entre deux branches. Cela se produit de la même manière pour tout objet volant (avion, planeur ou animal volant) qui se retrouve dans une situation de "non-équilibre", lorsqu'il n'a pas suffisamment d'air dans ses ailes pour accroître la portée (Feduccia 1993). Le résultat est une perte initiale de hauteur et un accroissement de la vitesse. L'ascension s'accroît alors du carré de la vitesse (à condition que le contrôle ne bouge pas) et le mouvement suivant est une ondulation appelée ondulation phugoïde, convertie en énergie potentielle et cinétique (Templin 2000 et figure). En vol plané, le mouvement est atténué par le vol plané stabilisé, en effet le taux d'atténuation est inversement proportionnel au rapport ascension/traînée. Les objets dont ce rapport est élevé, comme les avions modernes, possèdent un niveau phugoïde bas, mais puisque le mouvement est proportionnel à la vitesse, le contrôle est facilité. Il est probable que l'archéoptéryx utilisé une stratégie similaire pour se mouvoir d'arbre en arbre en utilisant l'oscillation phugoïde sans dépenser plus d'énergie. Dans la figure ci-dessous 4 trajets de l'archéoptéryx sont simulés par ordinateur avec une vitesse horizontale de 2m/s à partir d'une hauteur arbitraire de 15 m. La masse a été fixée à 200 grammes (cela représente le spécimen trouvé à Eichstätt) et l'envergure à 54,5 cm. Aucune pente ne fut attribuée, pour obtenir un rétablissement le plus rapide possible. Les courbes 1 et 3 montrent une faible oscillation phugoïde de l'archéoptéryx, considérant que les courbes 2 et 4 sont avec une puissance de vol de 3,42 W (estimation de la puissance maximale en continue), débutant 1 seconde après le bond, quand la vitesse de l'air est suffisante pour soulever les ailes sans effort musculaire pendant l'ascension. Ces courbes montrent comment l'archéoptéryx voyageait d'arbre en arbre, sans dépenser d'énergie. L'étude sur simulateur de vol suggère
que notre archéoptéryx fut capable de vols d'une hauteur inférieure à 10 m, même
en l'absence de vent contraire. En comparant le décollage depuis le sol,
le bilan énergétique au décollage d'un archéoptéryx arboricole est plus
rentable, à même masse et même taille. Il apparaît qu'un spécimen adulte de 600
g dépense 48,1 joules au décollage depuis le sol, tandis que pour le
même depuis un arbre, la puissance n'est que de 19 joules. Il est
probable qu'un archéoptéryx adulte avait besoin d'environ 10 m pour
partir dans les airs, un vent contraire ne pouvant qu'être favorable. Or,
ce n'était pas un problème car les arbres étaient très grands à cette
époque, permettant à l'archéoptéryx de grimper, sauter et planer. G.E. Goslow, Jr., Larry Witmer et 2 critiques anonymes pour leurs conseils lors de la relecture de ce manuscrit; Cecilia Carter, Kyle McQuilkin et Soumya Chatterjee pour l'assistance éditoriale; et Kyle McQuilkin pour les illustrations. Nous remercions Larry D. Martin pour la mise en forme tri-dimensionnelle de l' Archaeopteryx à Londres; Kyle McQuilkin pour le montage et les modifications du spécimen et Bill Mueller pour la photographie. La recherche a été assistée par Texas Tech University. Sankar Chatterjee et R. Jack Templin |
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Le 25 juillet 2002 un nouvel oiseau a
rejoint le clan des fossiles. De la taille d'un dindon, il vivait aux alentours
de 140 à 125 millions BC. Il est un peu plus évolué que
l'archéoptéryx. D'après Zhou Zhonghe, paléontologue et co-auteur
avec Fucheng Zhang de la thèse publiée dans
"Nature", le fossile du jéholornis prima a été acheté à un paysan local
lorsqu'une équipe de recherches scientifiques
de l'Institut
de paléontologie et de paléoanthropologie des vertébrés de l'Académie
des Sciences de Chine à Pékin
effectuait des fouilles dans la région, durant
la seconde moitié de 2001.
Il fut trouvé dans les formations de Yixiam et de Jiufotang au Nord Est de la Chine. Les dépôts lacustres du crétacé inférieur de la région Jehol, dans la partie occidentale de Liaoning, sont bien connus pour avoir préservé des dinosaures à plumes, des oiseaux primitifs et des mammifères. La roche sédimentaire y est si fine qu'elle conserve, comme nulle part ailleurs, l'empreinte fragile et légère des plumes. Ce nouveau fossile fournissait le lien entre les oiseaux et les théropodes non aviens. De récents compte-rendus présentent l'oiseau de Jehol, appelé jéholornis prima, comme le seul représentant connu des oiseaux ayant une longue queue complète avec des vertèbres, excepté l'archéoptéryx, qui fut découvert en 1861, dans le sud de l'Allemagne. Le jéholornis montre des caractéristiques plus primitives, représentant le plus ancien type de l'histoire de l'évolution des oiseaux. Dans l'ordre chronologique le jéholornis prima se situe immédiatement après l'Archéoptéryx, type le plus ancien et le plus primitif des oiseaux. Avec des traits primitifs plus évidents, il représente un type antérieur au confuciusornis.
Deux nouvelles découvertes sur le jéholornis apportent un éclairage nouveau. Il a une longue queue osseuse (35 cm) comme beaucoup de dinosaures, comme l'archéoptéryx et comme le rahonavis de Madagascar. La queue du jéholornis est cependant plus longue que celle de l'archéoptéryx et comporte 27 vertèbres caudales, contre 23 pour l'archéoptéryx, avec des prézygapophyses (sortes de vertèbres) allongées, inattendues, ressemblant à celles des droméosaures. Plus intéressant, les plumes de la queue sont formées plus comme celles des droméosaures que comme celles de l'archéoptéryx, confirmant ainsi la position latérale de la branche archéoptéryx dans l'évolution précoce des aviens. Le synsacrum (pour rigidifier et aussi fixer les muscles) est composé de 6 vertèbres représentant une étape de transition entre l'archéoptétyx et les oiseaux plus modernes. L'omoplate du jéholornis a un côté du glénoïde dorso-latéral exposé et l'os du bec a un interstice supracoracoïde. La présence de vide sur le sternum préconise la place d'une sorte de poche à air chez les oiseaux d'autrefois. Outre la queue du dinosaure, le jéholornis possède des griffes sur les ailes, des dents dégénérées, un pied préhensile et une structure de squelette mieux adaptée au vol que l'archéoptéryx. En effet, en dépit de sa position basique dans l'évolution précoce des aviens, les caractéristiques de la ceinture pectorale et de la trochlée carpienne du métacarpe (ou condyle) du jéholornis indique de puissantes capacités de vol. L'oiseau possède de larges et robustes ailes. D'autre part la découverte de son dernier repas est un événement rare. Il avait avalé une cinquantaine de graines, mais les spécialistes ne savent pas si c'était des graines de plantes angiospermes ou gymnospermes. Chaque graine mesure 1 cm ce qui permet de dire que son jabot était grand. C'est la première fois que des graines furent trouvées dans un estomac d'avien, montrant à l'évidence, la capacité qu'avaient les oiseaux du mésozoïque, de se nourrir de graines . C'est pour cela qu'il possède des maxillaires fortement développés pour s'adapter probablement à la nécessité de manger les graines. L'apogée des dinosaures peut être considérée comme l'âge d'or de l'évolution des oiseaux. Le jéholornis prima est le plus tardif d'une multitude d'oiseaux antiques trouvés récemment dans des endroits aussi éloignés que l'Espagne, Madagascar et la Chine qui couronnèrent les premières étapes de l'évolution de l'oiseau. Ils proviennent d'une période légèrement plus tardive que celle de l'archéoptéryx, mais prouvent que les traits principaux de l'oiseau moderne furent esquissés en dehors dans cette période. Cependant à l'arrière des oiseaux modernes, le nombre de vertèbres caudales est plutôt inférieur et la dernière est toujours fusionnée à la queue par un cône appelé pygostyle où s'accrochent les rectrices ( plumes postérieures) utilisées pour le vol. C'est le cas d'une majorité écrasante de fossiles aviens connus, à l'exception de l'archéoptéryx, dont le squelette fossilisé dispose d'un ensemble de vertèbres caudales bien conservées, mais sans pygostyle. Suivant son cousin allemand, ce que le jéholornis a maintenant mis en évidence, c'est la présence de nouvelles espèces d' oiseaux primitifs dotés d' une mince queue complète, mais sans pygostyle. En conclusion, cette découverte confirme
l'hypothèse que les aviens descendent bien des dinosaures. Les dinosaures à
plumes du Liaoning remettent en cause certaines idées reçues qu’il faut
absolument combattre. Les plumes sont très certainement apparues avant les
oiseaux. Le tyrannosaure aurait lui aussi porté des plumes, ainsi : PLUME NE DIT PAS ESSENTIELLEMENT OISEAU !
Il semblerait que les poils et la peau se soient modifiés aussi pour des raisons
climatiques ? Affaire à suivre........ Zhou, Z. & Zhang, F. A long-tailed, seed-eating bird from the Early Cretaceous of China. Nature, 418, 405 - 409, (2002). © Nature News Service / Macmillan Magazines Ltd 2002 -- Ronald I. Orenstein Phone: (905) 820-7886 International Wildlife Coalition Fax/Modem: (905) 569-0116 1825 Shady Creek Court Mississauga, Ontario, Canada L5L 3W2 mailto:ornstn@rogers.com http://www.bulletin.ac.cn/ACTION/2002072501.htm |
| Pour mieux comprendre et admirer des images, voir le tableau représentant la lignée des dinosaures. |
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http://pubs.usgs.gov/publications/text/dinosaurs.html |
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