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| Certains coelurosaures respiraient comme des oiseaux aquatiques |
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Date de mise en ligne : 16/11/07 - Soumis au Comité de Lecture
Plusieurs études ont déjà mis en avant les nombreux traits communs et les liens de parenté existants entre les oiseaux actuels et certains dinosaures: oviparité, position des pattes sous le corps, structure particulière des os, possibilité d'un mouvement indépendant des mandibules du reste du crâne, plumes, …
Une découverte récente faite par des chercheurs de l'Université de Manchester et publiée le mercredi 7 novembre 2007 dans la revue Proceedings of the Royal Society Biological Sciences rallonge encore la liste des " pièces à conviction ": certains dinosaures théropodes avaient un système respiratoire comparable à celui des oiseaux aquatiques (et en particulier plongeurs) modernes.
Cet article a été soumis à notre Comité de Lecture virtuel.
Pour participer à ce comité, vous pouvez nous contacter.
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Abstract
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Since the 19th Century, many scientists, including Thomas Henry Huxley (a supporter of Darwin), saw incredible similarities between birds and the theropod dinosaurs (especially the coelurosaurs). In the late 1960's, John Ostrom from Yale University noted 22 features in the skeletons of meat-eating dinosaurs that were also found in birds and nowhere else. Subsequent work has found up to 85 characters that tie theropods and birds together.
Like all other reptiles, birds have scales (feathers are produced by tissues similar to those that produce scales, and birds have scales on their feet). Also, birds lay eggs like other reptiles. The soft anatomy (musculature, brain, heart, and other organs) all are fairly similar; birds are more derived in some aspects owing partially to their endothermic metabolism and their ability to fly.
There are numerous skeletal resemblances between birds and other reptiles; these form the basis of the cladistic analyses done by Gauthier and others.
Recent new fossil evidences of feathered dinosaurs in China have reinforced this theory, which is now accepted by most scientists.
In a new study published the 7th of November 2007 in the Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences Journal, biologists and palaeontologists from the University of Manchester have found that theropod dinosaurs like the Velociraptor had similar respiratory systems to present-day diving birds, such as marine birds and wildfowl.
Certains dinosaures avaient un système respiratoire proche de celui des oiseaux marins
Rappel: les coelurosaures
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Le Velociraptor appartient à l'infra-division Maniraptora (division des Coelurosaures)
Schéma: Ornithomedia.com |
Les coelurosaures constituent une division de dinosaures bipèdes très variés de l'Ere Secondaire.
Leurs caractéristiques communes sont:
- l'existence d'un sacrum (une série de
vertèbres reliées aux hanches) plus long que chez les autres dinosaures
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une queue raide pointue
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un ulna (os inférieur du bras) incliné.
Leur tibia (os inférieur de la patte) est aussi typiquement plus long que le fémur (os supérieur de la patte).
La plupart de coelurosaures étaient probablement emplumés, et les plumes sont d'ailleurs sûrement apparues pour la première fois dans une lignée de cette famille. En outre, des traces fossilisées de plumes ont été identifiées dans presque toutes les familles et sous-divisions des Coelurosaures (voir le schéma 1).
La majorité des coelurosaures étaient des prédateurs bipèdes, dont le plus connu et le plus puissant était le célèbre tyrannosaure.
Maniraptora est une infradivision constituée des familles des Alvarezsauridés, des Therizinosauridés et de la cohorte des Deinonychosaures, cette-dernière comprenant pour la plupart des paléontologues la classe Aves (les oiseaux actuels).
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Schéma 1- Une partie de la classification des Dinosaures selon Benton
Schéma: Ornithomedia.com |
Les maniraptors, sur lesquels portait l'étude abordée dans cet article, se caractérisent par des bras et des mains allongés, de même que par la présence d'un demi-os (lunatum) dans le poignet. On note aussi la présence de plumes, une queue raide, et un pubis allongé pointant vers l'arrière.
La "griffe tueuse" qui caractérise le célèbre Velociraptor dans le film "Jurassic Park" de Spielberg pourrait également être un trait de base.
Les pennes modernes, les rémiges et le vol sont présents notamment chez les représentants de la classe Aves et de la famille des Dromaeosauridés.
Une nouvelle preuve d'une parenté entre dinosaures et oiseaux
Des scientifiques de l'Université de Manchester ont annoncé le 7 novembre 2007 dans la revue Proceedings of the Royal Society avoir fait une découverte importante concernant le système respiratoire des Maniraptors (comprenant notamment le Velociraptor et l'Oviraptor): il était très comparable à celui des oiseaux plongeurs actuels (canards et oiseaux marins).
Jonathan Codd, qui a conduit l'étude, rappelle que "de nombreuses études avaient déjà démontré que les dinosaures théropodes étaient les ancêtres directs des oiseaux, et qu'il existait plusieurs caractéristiques communes entre leur anatomie et celle de ces derniers;. nos dernières conclusions confirment ces résultats et permettent de dire que ces similarités s'étendaient aussi au système respiratoire des sacs aviaires des oiseaux" (lire à ce sujet notre article La
respiration chez l'oiseau).
Les oiseaux, et en particulier les oiseaux plongeurs, possèdent l'un des systèmes respiratoires les plus efficaces parmi tous les vertébrés, car ils ont besoin de beaucoup d'oxygène pour leur fournir suffisamment d'énergie pour le vol.
Le paléontologue Phil Manning, co-auteur de l'étude, a étudié des fossiles de certains dinosaures théropodes, d'Archaeopteryx (entre autres) mais aussi d'oiseaux actuels, et il a trouvé que certaines structures aviaires, les apophyses uncinées, étaient aussi présentes chez les dinosaures théropodes.
Qu'est-ce qu'une apophyse uncinée?
Schéma 2- Apophyses uncinées et muscles associés dans la respiration des oiseaux,
(1) muscle intercostal externe, (2) muscle appendico-costal et (3) muscle oblique externe
Etude effectuée chez la Bernache du Canada au repos, en alerte et en activité
Schéma: Ornithomedia.com d'après J. R. Codd et al. |
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L'apophyse uncinée, typique de l'anatomie des oiseaux, est une longue excroissance visible sur chaque côte et perpendiculaire à leur axe, servant à améliorer l'efficacité de l'inspiration et de l'expiration.
Elle sert de leviers pour déplacer les côtes et le sternum pendant la respiration.
Dans le schéma 2 ci-contre, il est possible de voir les relations existantes entre les apophyses uncinées et les muscles impliqués dans la respiration des oiseaux (muscle intercostal externe, appendico-costal et oblique externe) chez une Bernache du Canada au repos, en alerte et active (source: J. R. Codd et al.);
les muscles intercostaux ne sont actifs que pendant que l'oiseau courre, suggérant qu'ils jouent un rôle dans la stabilisation du tronc.
L'appendico-costal et oblique externe sont des muscles respiratoires actifs respectivement pendant l'inspiration et l'expiration. L'activité du muscle d'appendico-costal augmente quand les mouvements du sternum sont faibles, par exemple pendant que l'oiseau couve ses oeufs. Codd et al. (2005) suggèrent que les apophyses uncinées des oiseaux facilitent les mouvements des côtes et du sternum pendant la respiration et font partie intégrante de la mécanique respiratoire.
Ces structures sont de longueurs différentes suivant les oiseaux, plus courtes chez les coureurs, intermédiaires chez les espèces volantes et plus longues chez les plongeurs.
Des animaux actifs
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Squelette de Velociraptor et situation en rouge des apophyses uncinées
Schéma: Ornithomedia.com |
Chez les oiseaux, le mouvement du sternum à bréchet (= la crête saillante), sur lequel s'attachent de puissants muscles, aide à propulser l'air au fond des sacs aériens, et cette poussée est mécaniquement transmise par les apophyses qui appuient sur les côtes.
Les dinosaures maniraptors sont eux dépourvus de bréchet sur le sternum, mais ils disposaient de côtes supplémentaires abdominales.
Selon les chercheurs britanniques, leur fonctionnement était mécaniquement équivalent et les apophyses uncinées avaient donc un rôle d'amélioration de la respiration.
Ces dinosaures bipèdes devaient trouver un avantage à optimiser leurs échanges respiratoires, ce qui implique qu'ils menaient sûrement une vie active, notamment lors de la poursuite de leurs proies. Cette respiration améliorée est ainsi apparue avant que les premiers oiseaux ne découvrent le vol battu.
A lire
La
respiration chez l'oiseau
Un livre excellent
Taking Wing: Archaeopteryx and the Evolution of Bird Flight de Pat Shipman.
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