Biologie pour les majors II

Grâce à d’incroyables nouvelles découvertes de fossiles en Chine, l’histoire évolutive des oiseaux est devenue plus claire, même si les os des oiseaux ne se fossilisent pas aussi bien que ceux des autres vertébrés. Comme nous l’avons vu précédemment, les oiseaux sont des diapsides hautement modifiés, mais plutôt que d’avoir deux fenestrations ou ouvertures dans leur crâne derrière l’œil, les crânes des oiseaux modernes sont si spécialisés qu’il est difficile de voir une trace de l’état diapside original.

Les oiseaux appartiennent à un groupe de diapsides appelé les archosaures, qui comprend trois autres groupes : les crocodiliens vivants, les ptérosaures et les dinosaures. Des preuves accablantes montrent que les oiseaux ont évolué au sein du clade Dinosauria, qui est lui-même subdivisé en deux groupes, le Saurischia (« hanches de lézard ») et l’Ornithischia (« hanches d’oiseau »). Malgré les noms de ces groupes, ce ne sont pas les dinosaures à hanches d’oiseau qui ont donné naissance aux oiseaux modernes. Les Saurischia ont plutôt divergé en deux groupes : Le premier comprenait les dinosaures herbivores à long cou, comme l’Apatosaurus. Le second groupe, composé de prédateurs bipèdes appelés théropodes, a donné naissance aux oiseaux. Ce cours de l’évolution est mis en évidence par de nombreuses similitudes entre les fossiles de théropodes tardifs (maniraptoriens) et les oiseaux, spécifiquement dans la structure des os de la hanche et du poignet, ainsi que la présence du bréchet, formé par la fusion des clavicules.

Le clade Neornithes comprend le groupe de la couronne aviaire, qui comprend tous les oiseaux vivants et les descendants de leur ancêtre commun maniraptorien le plus récent. Un fossile bien connu et important d’un animal qui semble « intermédiaire » entre les dinosaures et les oiseaux est Archaeopteryx (figure 1), qui date de la période jurassique (200 à 145 MYA). Archaeopteryx présente des caractéristiques à la fois des dinosaures maniraptoriens et des oiseaux modernes. Certains scientifiques proposent de le classer comme un oiseau, mais d’autres préfèrent le classer comme un dinosaure. Les caractéristiques du squelette d’Archaeopteryx, comme celles d’un dinosaure, comprenaient une mâchoire avec des dents et une longue queue osseuse. Comme les oiseaux, il avait des plumes modifiées pour le vol, à la fois sur les membres antérieurs et sur la queue, un trait associé uniquement aux oiseaux parmi les animaux modernes. Des fossiles de dinosaures à plumes plus anciens existent, mais les plumes n’avaient peut-être pas les caractéristiques des plumes de vol modernes.

Figure 1. (a) L’archéoptéryx vivait à la fin de la période jurassique, il y a environ 150 millions d’années. Il avait des dents thécodontes en forme de coupe comme un dinosaure, mais avait (b) des plumes de vol comme les oiseaux modernes, que l’on peut voir sur ce fossile. Notez les griffes sur les ailes, que l’on retrouve encore chez un certain nombre d’oiseaux, comme les poussins nouveau-nés du Hoatzin d’Amérique du Sud.

L’évolution du vol chez les oiseaux

Il existe deux hypothèses de base qui expliquent comment le vol a pu évoluer chez les oiseaux : l’hypothèse arboricole ( » arbre « ) et l’hypothèse terrestre ( » terre « ). L’hypothèse arboricole suppose que les précurseurs arboricoles des oiseaux modernes sautaient de branche en branche en utilisant leurs plumes pour planer avant de devenir pleinement capables de voler en battant des ailes. À l’inverse, l’hypothèse terrestre soutient que la course (peut-être à la poursuite de proies actives telles que de petits animaux curseurs) a été le stimulus du vol. Dans ce scénario, les ailes pouvaient être utilisées pour capturer des proies et étaient préadaptées à l’équilibre et au vol battu. Les autruches, qui sont de grands oiseaux incapables de voler, tendent leurs ailes lorsqu’elles courent, peut-être pour s’équilibrer. Cependant, cette condition pourrait représenter une relique comportementale du clade d’oiseaux volants qui étaient leurs ancêtres. Il semble plus probable que les petits dinosaures arboricoles à plumes étaient capables de planer (et de battre des ailes) d’un arbre à l’autre et d’une branche à l’autre, améliorant ainsi leurs chances d’échapper à leurs ennemis, de trouver des partenaires et d’obtenir des proies telles que des insectes volants. Ce comportement de vol précoce aurait également considérablement augmenté les possibilités de dispersion des espèces.

Bien que nous comprenions bien comment les plumes et le vol ont pu évoluer, la question de savoir comment l’endothermie a évolué chez les oiseaux (et d’autres lignées) reste sans réponse. Les plumes fournissent une isolation, mais celle-ci n’est bénéfique à des fins de thermorégulation que si la chaleur corporelle est produite en interne. De même, la production de chaleur interne n’est viable pour l’évolution de l’endothermie que si une isolation est présente pour retenir cette énergie infrarouge. Il a été suggéré que l’un ou l’autre – plumes ou endothermie – s’est développé en premier en réponse à une autre pression sélective (par exemple, la capacité d’être actif la nuit, de fournir un camouflage, de repousser l’eau ou de servir de signaux pour la sélection du partenaire). Il semble probable que les plumes et l’endothermie aient coévolué ensemble, l’amélioration et l’avancement évolutif des plumes renforçant l’avancement évolutif de l’endothermie, et ainsi de suite.

Figure 2. Shanweiniao cooperorum était une espèce d’Enantiornithes qui n’a pas survécu au-delà de la période du Crétacé. (crédit : Nobu Tamura)

Pendant la période du Crétacé (145 à 66 MYA), un groupe connu sous le nom d’Enantiornithes était le type d’oiseau dominant (figure 2). Enantiornithes signifie « oiseaux opposés », ce qui fait référence au fait que certains os de l’épaule sont joints différemment de la façon dont les os sont joints chez les oiseaux modernes. Comme l’Archéoptéryx, ces oiseaux conservaient des dents dans leurs mâchoires, mais avaient une queue raccourcie, et au moins certains fossiles ont conservé des « éventails » de plumes caudales. Ces oiseaux formaient une lignée évolutive distincte de celle des oiseaux modernes, et ils n’ont pas survécu au-delà du Crétacé. Avec les Enantiornithes, cependant, un autre groupe d’oiseaux – les Ornithurae (« queue d’oiseau »), avec une queue courte et soudée ou pygostyle – est apparu dans la lignée évolutive qui comprend les oiseaux modernes. Ce clade était également présent au Crétacé.

Après l’extinction des Enantiornithes, les Ornithurae sont devenus les oiseaux dominants, avec une radiation importante et rapide survenant après l’extinction des dinosaures au cours de l’ère Cénozoïque (66 MYA à aujourd’hui). L’analyse moléculaire basée sur de très grands ensembles de données a permis de comprendre les relations entre les oiseaux vivants. Il existe trois clades principaux : les Paléognathes, les Galloanserae et les Néoaves. Les Paléognathes ( » vieille mâchoire « ) ou ratites (polyphylétique) sont un groupe d’oiseaux incapables de voler, dont les autruches, les émeus, les nandous et les kiwis. Les Galloanserae comprennent les faisans, les canards, les oies et les cygnes. Les Neoaves (« nouveaux oiseaux ») comprennent tous les autres oiseaux. Les Néoaves eux-mêmes ont été répartis entre cinq clades : Strisores (engoulevents, martinets et colibris), Columbaves (turacos, outardes, coucous, pigeons et colombes), Gruiformes (grues), Aequorlitornithes (oiseaux plongeurs, échassiers et oiseaux de rivage) et Inopinaves (un très grand clade d’oiseaux terrestres comprenant les éperviers, les hiboux, les pics, les perroquets, les faucons, les corbeaux et les oiseaux chanteurs). Malgré le schéma de classification actuel, il est important de comprendre que des révisions phylogénétiques, même pour les oiseaux existants, ont toujours lieu.

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