L'illustration de l'artiste Heinrich Harder du Deinotherium éteint, un ancien parent des éléphants modernes qui est apparu au Miocène moyen il y a 20 millions d'années et a vécu jusqu'au Pléistocène inférieur, il y a environ 2 millions d'années. Harder a terminé l'illustration au début des années 1900 en utilisant des fossiles comme modèle. Crédit :Heinrich Harder
Pour comprendre les pressions environnementales qui ont façonné l'évolution humaine, les scientifiques doivent d'abord rassembler les détails des anciennes communautés végétales et animales dans lesquelles nos ancêtres fossiles ont vécu au cours des 7 derniers millions d'années. Parce que reconstituer le puzzle d'écosystèmes vieux de plusieurs millions d'années est une tâche difficile, de nombreuses études ont reconstitué les milieux en établissant des analogies avec les écosystèmes africains actuels, comme le Serengeti. Une étude menée par un scientifique de l'Université de l'Utah remet en question de telles approches et suggère que la grande majorité de l'évolution humaine s'est produite dans des écosystèmes différents de ceux que l'on trouve aujourd'hui. Le document a été publié en ligne aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
Pour tester les différences entre les environnements modernes et anciens, les chercheurs ont analysé un ensemble de données de plus de 200 communautés de mammifères africains actuels et de plus de 100 communautés de fossiles couvrant les 7 derniers millions d'années en Afrique de l'Est, une période de temps englobant toute l'évolution humaine. Ils ont découvert qu'avant 700, il y a 000 ans, les communautés de mammifères étaient très différentes de celles d'aujourd'hui. Par exemple, les communautés fossiles ont soutenu une plus grande diversité de mégaherbivores, espèces de plus de 2, 000 livres, comme les éléphants. De même, la structure alimentaire des communautés fossiles s'écartait fréquemment de celles observées aujourd'hui, avec des modèles d'espèces herbivores et herbivores fluctuant en abondance. Il y a environ 1 million d'années, les communautés fossiles ont commencé à passer à une composition plus moderne, ce que les auteurs suggèrent est le résultat probable de l'expansion des prairies à long terme couplée à des impulsions climatiques arides. Le nouvel article ajoute aux preuves croissantes que les scientifiques doivent réévaluer de manière critique notre compréhension des anciens écosystèmes dans lesquels les premiers humains ont évolué.
"Pendant longtemps, notre domaine a essayé de déterminer comment les changements environnementaux ont influencé l'évolution humaine, mais nous devons être capables de reconstruire les environnements passés en premier lieu, " a déclaré l'auteur principal Tyler Faith, conservateur d'archéologie au Natural History Museum of Utah et professeur adjoint d'anthropologie à l'U. « Si nous continuons à reconstruire des environnements anciens sur la base des écosystèmes africains modernes, nous manquons probablement tout un domaine de possibilités dans le fonctionnement des écosystèmes passés. Notre étude invite nos collègues chercheurs à réfléchir de manière plus critique à ce sujet. »
Lier les changements dans les communautés de mammifères aux fonctions des écosystèmes
L'Afrique de l'Est est une aubaine pour les fossiles de mammifères, ce qui en fait une région idéale pour reconstituer des écosystèmes anciens au cours des 7 derniers millions d'années. Avec leur vaste base de données sur les communautés de mammifères anciennes et modernes, les chercheurs se sont concentrés sur trois traits :l'alimentation, taille du corps, et la stratégie digestive. Pour tous ces traits, ils ont découvert que la composition des anciennes communautés d'herbivores différait considérablement de celles d'aujourd'hui. C'est la clé, car les herbivores façonnent directement la structure des écosystèmes d'une manière qui a un impact sur une grande variété d'espèces animales et végétales.
La distribution géographique des plus grandes communautés d'herbivores modernes (à gauche) et fossiles (à droite) analysées dans le document. Crédit :Faith et. Al., PNAS 2019
"Les grands herbivores ne sont pas seulement des parties passives d'un écosystème, nous savons qu'ils peuvent façonner le paysage. Ils mangent les plantes, et les plus gros abattent des arbres ou piétinent des sols, qui influence collectivement la structure de la végétation, régimes de feu, cycle des nutriments, et impacte d'autres organismes, y compris les humains, " dit Faith.
Par exemple, les écosystèmes africains modernes sont dominés par les ruminants, des parents des vaches et des antilopes qui ont quatre compartiments dans leur estomac pour décomposer complètement la nourriture. Les non-ruminants équipés d'estomacs simples sont relativement rares, avec au plus huit espèces coexistant dans la même zone aujourd'hui. Non-ruminants, y compris les parents des éléphants, zèbres, hippopotames, rhinocéros et cochons, sont comme des tapis roulants digestifs, dit Foi. Ils mangent de plus grandes quantités de plantes pour compenser leur digestion inefficace. Contrairement au modèle actuel, les archives fossiles d'Afrique de l'Est documentent des paysages riches en communautés de non-ruminants, avec des dizaines d'espèces coexistant dans la même zone.
Les communautés fossiles et modernes étaient également très différentes en termes de tailles corporelles. Les archives fossiles documentent beaucoup plus de mégaherbivores que leurs homologues modernes. Un déclin constant des mégaherbivores a commencé il y a 4,5 millions d'années jusqu'à ce qu'ils représentent une distribution plus moderne de 700, il y a 000 ans.
Une analyse comparative des communautés de mammifères fossiles (en gris) et modernes (en gris clair). L'étude a révélé peu de chevauchements entre les types de mammifères qui prospéraient dans le passé et ceux des écosystèmes modernes d'Afrique de l'Est. Crédit :J. Tyler Figurine adaptée de Faith de Faith et. Al., PNAS 2019
Quel est l'impact de ces machines à manger qui vivent toutes ensemble dans les mêmes lieux, quand ce n'est pas le cas aujourd'hui ?
"Ces anciennes communautés d'herbivores consommaient probablement beaucoup plus de végétation, ce qui signifie moins de carburant pour les feux de forêt. Parce que le feu est une partie importante des écosystèmes modernes en Afrique et favorise les prairies par rapport aux forêts, cela va fondamentalement modifier le fonctionnement des choses au niveau d'écosystèmes entiers, à commencer par les communautés végétales, " ajoute John Rowan, co-auteur et chercheur postdoctoral à l'Université du Massachusetts Amherst. « Les paléontologues le savent, mais jusqu'à maintenant, personne n'a vraiment essayé de mesurer à quel point le passé était différent du présent."
Le climat sec et les prairies entraînent un changement
Qu'est-ce qui a entraîné les changements dans les communautés de mammifères au cours des 7 derniers millions d'années ? L'un des changements les mieux documentés est l'expansion des prairies au cours des 4 derniers millions d'années. Beaucoup de mégaherbivores fossiles préféraient les environnements boisés, tandis que les ruminants prospèrent dans les savanes largement ouvertes qui dominent aujourd'hui certaines parties de l'Afrique orientale. Les archives fossiles des herbivores suivent de près les environnements changeants, avec des changements dans la représentation de ces groupes suivant l'expansion à long terme des prairies.
Il y a environ 1 million d'années, les fossiles montrent un changement dans la structure alimentaire des communautés de mammifères que l'expansion des prairies à elle seule ne parvient pas à expliquer. Les non-ruminants qui avaient dominé les écosystèmes d'Afrique de l'Est sont tombés dans un net déclin. Cela correspond aux enregistrements de poussière marine suggérant que la région a connu des impulsions d'assèchement climatique qui auraient frappé les non-ruminants particulièrement durement car ils dépendent d'un accès fiable aux eaux de surface, ce qui signifie que de nombreuses espèces ont peut-être disparu le long des rivières et des lacs dont elles dépendaient. En outre, la stratégie de consommation du tapis roulant des non-ruminants repose sur l'accès à une végétation abondante, qui aurait diminué pendant les périodes de sécheresse.
Avoir hâte de
Les auteurs ne reprochent pas aux chercheurs précédents de s'appuyer autant sur des analogies avec les écosystèmes africains actuels, soulignant qu'une étude de cette envergure n'est devenue possible que récemment.
"La paléontologie est entrée dans l'ère du big data, " a déclaré Faith. Andrew Du, co-auteur et professeur adjoint de l'Université d'État du Colorado, a ajouté :"Avec l'assemblage des grands, ensembles de données complets, nous pouvons maintenant poser des questions importantes qui sont fondamentalement différentes de celles posées dans le passé. Nous pouvons étudier des modèles et des dynamiques à plus grande échelle qui ont sans aucun doute influencé le cours de l'évolution humaine."
