Les amateurs de dinosaures et de fossiles connaissent bien la météorite qui a provoqué l’extinction du Tyrannosaurus rex et de tous les dinosaures non aviaires il y a environ 66 millions d’années. Mais on oublie souvent que cet impact a également anéanti des écosystèmes entiers. Une nouvelle étude montre comment ces pertes, à leur tour, ont conduit à un autre résultat évolutif particulièrement profond : l’émergence de la forêt amazonienne d’Amérique du Sud, l’environnement le plus spectaculairement diversifié de la planète. Pourtant, l’abondance d’espèces et d’habitats tropicaux de l’Amazonie est aujourd’hui confrontée à une menace existentielle en raison de la destruction sans précédent causée par l’activité humaine, notamment le défrichement des terres pour l’agriculture.
La nouvelle étude, publiée jeudi dans Science, a analysé des dizaines de milliers de fossiles de plantes et représente « une avancée fondamentale des connaissances », déclare Peter Wilf, géoscientifique à l’université d’État de Pennsylvanie, qui n’a pas participé aux recherches. « Les auteurs démontrent que l’extinction des dinosaures a également été un événement de réinitialisation massive pour les écosystèmes néotropicaux, mettant leur évolution sur une voie entièrement nouvelle menant directement aux forêts tropicales extraordinaires, diverses, spectaculaires et gravement menacées de la région aujourd’hui. »
Ces connaissances, ajoute Wilf, « donnent un nouvel élan à la conservation du patrimoine évolutif vivant des tropiques qui soutient la vie humaine, ainsi que des millions d’espèces vivantes. »
Carlos Jaramillo, paléobiologiste à l’Institut de recherche tropicale Smithsonian, basé au Panama, et co-auteur principal de l’étude, convient que les effets évolutifs et écologiques de la météorite ont des implications pour la destruction rapide, causée par l’homme, de la forêt amazonienne et d’autres habitats clés de la planète. « Nous pouvons faire le lien avec notre époque », dit-il, « car nous transformons également les paysages, et cela dure pour toujours, ou du moins pour très longtemps. »
Les forêts tropicales modernes font partie intégrante de la vie sur Terre. L’Amazonie, en particulier, joue un rôle crucial dans la régulation du cycle de l’eau douce et du climat de la planète. Pourtant, les paléontologues d’Europe occidentale et d’Amérique du Nord se sont peu intéressés aux forêts tropicales, se concentrant plutôt sur les latitudes tempérées. De nombreux universitaires et chasseurs de fossiles amateurs ont également eu tendance à considérer les régions chaudes et humides comme une cause perdue pour les découvertes, car ils supposaient que les conditions qui y régnaient empêchaient la préservation des matières organiques suffisamment longtemps pour qu’elles se fossilisent. « C’est cette combinaison de facteurs qui nous a conduits à cette absence de données sous les tropiques », explique Bonnie Jacobs, paléobiologiste à la Southern Methodist University, qui a cosigné un essai de mise en contexte publié avec la nouvelle étude dans Science.
Les scientifiques savaient déjà que les effets de la collision météoritique et de ses conséquences - du moins dans les zones tempérées - variaient en fonction des conditions locales et de la distance par rapport au cratère d’impact de Chicxulub, situé dans la péninsule du Yucatán, au Mexique. Les forêts néo-zélandaises, par exemple, en sont sorties relativement indemnes. Mais les chercheurs n’avaient aucune idée de la manière dont l’événement avait modifié les forêts tropicales d’Afrique ou, jusqu’à présent, celles d’Amérique du Sud.
Comme la plupart de ses coauteurs, M. Jaramillo est originaire de Colombie et souhaitait spécifiquement étudier les origines des forêts tropicales de son pays. La nouvelle étude, qu’il a conceptualisée alors qu’il était étudiant de premier cycle, représente près de 12 ans d’efforts. « Cela nous a pris beaucoup de temps », dit-il, « car nous devions partir de zéro ».
Les arbres entiers ne sont presque jamais conservés dans les archives fossiles, et Jaramillo et ses collègues se sont donc tournés vers le pollen et les feuilles fossilisés pour trouver des informations. Le pollen se conserve bien dans le temps et est très répandu dans les archives fossiles. Comme les feuilles, il présente des différences morphologiques entre les espèces, ce qui aide les chercheurs à déterminer quels types de plantes vivaient dans un habitat ancien.
Jaramillo et ses collègues ont recherché, dans 53 sites de Colombie, des roches qui se sont formées au Crétacé supérieur, juste avant l’impact de la météorite, et d’autres qui se sont formées au cours des 10 millions d’années suivantes, dans la période du Paléogène. À partir de ces roches, l’équipe a amassé et analysé environ 50 000 grains de pollen fossiles et 6 000 feuilles fossiles afin de caractériser les types de plantes qui les composaient. De récentes découvertes distinctes indiquent que les feuilles de plantes recevant plus de lumière ont une plus grande densité de veines, ainsi qu’un ratio plus élevé d’un isotope naturel appelé carbone 13. Les chercheurs ont étudié ces caractéristiques parmi les fossiles collectés afin de reconstituer la structure des forêts passées de la région.
Leurs conclusions donnent l’image d’une annihilation soudaine et cataclysmique de la vie après l’impact, mais aussi d’une renaissance semblable à celle d’un phénix dans les millions d’années qui ont suivi. Les auteurs ont déterminé qu’avant la météorite, les forêts d’Amérique du Sud comptaient de nombreux conifères et une canopée ouverte très lumineuse soutenant un luxuriant sous-étage de fougères. Les dinosaures ont probablement joué un rôle clé dans le maintien de ces forêts du Crétacé en abattant les arbres et en dégageant la végétation, entre autres choses. Cependant, quelques instants après l’impact de la météorite Chicxulub, cet écosystème a été irrévocablement modifié. Des incendies, qui ont probablement brûlé pendant plusieurs années, ont embrasé les forêts du sud de l’Amérique du Sud. Selon les calculs des auteurs, 45 % des espèces végétales tropicales du continent ont disparu, ainsi que de nombreux animaux qu’elles abritaient.
Il a fallu six millions d’années pour que les forêts retrouvent le niveau de diversité qu’elles avaient avant la météorite, et les espèces qui ont lentement repoussé étaient complètement différentes de celles qui les avaient précédées. Les légumineuses - des plantes qui entretiennent des relations symbiotiques avec des bactéries leur permettant de fixer l’azote de l’air - ont été les premières à apparaître et ont enrichi le sol autrefois pauvre en nutriments. Cet afflux d’azote, ainsi que de phosphore provenant des cendres de la météorite, a permis à d’autres plantes à fleurs de se développer aux côtés des légumineuses et de supplanter les conifères. Comme les espèces à fleurs se disputaient la lumière, elles ont formé des voûtes denses de feuilles et ont créé la forêt amazonienne étagée que nous connaissons aujourd’hui, qui se caractérise par une couverture de productivité en haut et un sous-bois sombre en bas.
Regan Dunn, paléoécologue au La Brea Tar Pits and Museum de Los Angeles, qui n’a pas participé à la nouvelle étude, convient que ses conclusions sont non seulement essentielles pour révéler le passé, mais aussi pour mettre en perspective les menaces anthropiques actuelles. Elle note en particulier le calcul des auteurs selon lequel 45 % des espèces végétales ont disparu après la collision avec la météorite, car « les estimations actuelles suggèrent qu’au moins autant d’espèces végétales seront globalement menacées dans le bassin amazonien au cours des 30 prochaines années du fait des seules activités humaines ».
« La question demeure : Comment l’impact humain va-t-il modifier à jamais la composition et la fonction des forêts amazoniennes ? » dit Dunn.
Ces nouvelles découvertes montrent à quel point les extinctions massives peuvent modifier « le cours des choses », affirme Mme Jacobs. Aujourd’hui, nous sommes au milieu d’un autre événement de ce type, ajoute-t-elle, mais celui-ci est provoqué par une seule espèce - et il n’y a pas d’endroit éloigné du métaphorique cratère d’impact « parce que les humains sont omniprésents ».
Pourtant, à la différence des extinctions massives passées, dit Mme Jacobs, cette fois-ci « nous ne sommes pas impuissants à l’arrêter. »