Les paléontologues ont longtemps affirmé qu’on ne saurait jamais combien de dinosaures ont habité la Terre depuis le début des temps. Mais des chercheurs californiens viennent de prouver le contraire, en étudiant le cas du tyrannosaure.

Mathieu Perreault
Mathieu Perreault La Presse

Chaque fois que Charles Marshall découvre un fossile de dinosaure, il ne peut s’empêcher de se demander s’il a été chanceux de le trouver.

« C’est une question fondamentale en paléontologie », explique le chercheur de l’Université de Berkeley, qui est l’auteur principal de l’étude publiée en avril dans la revue Science. « Est-ce qu’on va continuer à trouver de nouvelles espèces, des fossiles plus complets ? Ou est-ce qu’on a épuisé les endroits susceptibles de préserver les fossiles de dinosaures ? »

Ainsi, selon le décompte supervisé par M. Marshall, la population de tyrannosaures cohabitant en même temps sur la planète n’a jamais dépassé 20 000 individus. Et le roi des dinosaures a dominé ses congénères pendant 127 000 générations, durant une période de 2 à 4 millions d’années, jusqu’à ce qu’une météorite provoque l’extinction de la moitié des espèces vivantes il y a 66 millions d’années.

Selon l’analyse démographique du professeur Marshall, sur toute cette période, un total de 2,5 milliards de tyrannosaures ont vécu en Amérique du Nord.

Pourtant, très peu de spécimens ont été déterrés au fil des ans.

Rareté

IMAGE FOURNIE PAR LE COLLÈGE IMPÉRIAL DE LONDRES

Une mer intérieure peu profonde divisait en deux l’Amérique du Nord il y a 90 millions d’années. Au moment où le tyrannosaure est apparu, il y a de 68 à 70 millions d’années, le sud du continent s’était reconnecté.

Dans le cas du tyrannosaure, le quart de la centaine de fossiles catalogués ont été mis au jour dans la formation de Hell Creek, au Montana et dans les Dakotas, qui était il y a 66 millions d’années un marécage situé au bout de la mer intérieure séparant l’Amérique du Nord en deux moitiés, est et ouest.

« Vous seriez surpris d’apprendre combien il est difficile de compter les fossiles, dit M. Marshall. Il y a 32 fossiles de tyrannosaures assez complets pour qu’on puisse évaluer leur maturité à leur mort dans les collections publiques, et probablement quelques dizaines d’autres qui n’ont pas encore été adéquatement caractérisées. Ensuite, il y a des spécimens, habituellement très bien préservés, dans des collections privées inaccessibles aux chercheurs, par exemple [celui qui est surnommé] Stan. Enfin, il y a des centaines ou des milliers de fragments impossibles à relier à un seul individu, souvent des dents. »

Stan est un fossile tyrannosaure à 70 % complet découvert en 1987 au Dakota du Sud par un paléontologue amateur prénommé Stan. Il vient d’être vendu pour 31,8 millions US à un collectionneur privé. C’est le fossile le plus cher jamais vendu aux enchères.

Le dinosaure chouchou

Jusqu’à présent, environ un millier d’espèces de dinosaures ont été identifiées par les paléontologues grâce aux fossiles. Mais le tyrannosaure est probablement l’espèce qui fascine le plus en raison de sa férocité présumée.

M. Marshall a commencé son analyse démographique avec le tyrannosaure « parce qu’il y a beaucoup de données sur cette espèce, elle a été très étudiée ».

Est-ce à dire que le tyrannosaure est le chouchou des paléontologues ? « J’hésite à utiliser ce terme, mais il est certain que c’est une espèce qui suscite beaucoup d’intérêt de la part du public et de certains organismes subventionnaires. Pour la plupart des autres espèces de dinosaures, il nous faudra raffiner notre modèle pour le rendre robuste avec moins de variables. Cela dit, d’autres espèces, comme le tricératops, ont aussi été assez bien étudiées. »

Dinosaures fantômes

Pour savoir combien de dinosaures ont peuplé la planète, une étape ultérieure est d’appliquer les calculs de l’équipe de M. Marshall aux « dinosaures fantômes », les espèces qui n’ont pas encore été découvertes et ne le seront probablement jamais, parce qu’elles n’ont pas vécu assez longtemps sur la planète.

PHOTO FOURNIE PAR L’UNIVERSITÉ BERKELEY

Charles Marshall, paléontologue

Il y en a probablement des milliers, voire des millions.

Charles Marshall, paléontologue

« Il sera peut-être possible d’évaluer combien d’espèces de dinosaures au total ont vécu, en combinant notre approche avec les analyses d’évolution des espèces. On pourrait aussi appliquer cette approche aux autres espèces disparues. On parle beaucoup en ce moment d’espèces en voie de disparition, mais on a du mal à savoir combien sont disparues avant qu’on commence à cataloguer la vie animale. »

En d’autres mots, selon M. Marshall, il serait possible d’appliquer son analyse démographique aux espèces de dinosaures dont on n’a jamais retrouvé de fossile, mais qui ont vraisemblablement existé parce qu’elles constituent des ponts entre deux espèces connues sur le plan de l’évolution.

Personne n’a jamais réussi à estimer combien de dinosaures vivaient en même temps sur la planète. On pensait même que c’était un calcul impossible.

Charles Marshall, paléontologue

Comment recenser une espèce disparue ?

Le paléontologue californien a estimé que le nombre de tyrannosaures vivant sur la planète en même temps se situait entre 1300 et 328 000 (2,5 e et 97,5 e percentile), avec une médiane de 20 000. C’est un intervalle important, mais il doit être comparé à la conviction antérieure qu’il était impossible de dénombrer les dinosaures.

« L’estimation la plus basse est fort probablement impossible, parce que l’espèce n’aurait pas pu se maintenir, sur le plan de la reproduction, avec seulement quelques milliers d’individus, dit M. Marshall. On a tenu compte de l’âge présumé de reproduction, de l’espérance de vie, du taux de reproduction, du territoire, de la densité de population, et de la durée de la présence du tyrannosaure. Pour chacune de ces variables, on a estimé une plage de possibilités. Curieusement, la variable où il y avait le plus d’incertitude est la densité de population. On a comparé avec d’autres prédateurs dominants comme le tigre et le loup, mais ce sont des situations très différentes. »

Pourquoi le tyrannosaure n’a-t-il pas vécu à l’extérieur de l’Amérique du Nord ? « Au sud et à l’est, il y avait l’océan, et en Eurasie, il y avait un autre prédateur similaire, le tarbosaure. Le nord de l’Amérique était probablement inhospitalier pour le tyrannosaure, alors il n’est pas allé beaucoup plus loin que l’actuelle frontière canadienne. »

La loi de Damuth

L’une des équations utilisées par M. Marshall est la « loi de Damuth », proposée en 1981 par un biologiste de l’Université de Californie à Santa Barbara, John Damuth. Elle lie la densité de population d’une espèce à la masse corporelle d’un individu. Plus un animal est gros, plus sa densité de population sera faible. M. Damuth a montré dans les années 1980 que son équation est valide pour la plupart des espèces animales terrestres, selon M. Marshall.

PHOTO FOURNIE PAR L’ACADÉMIE NATIONALE DE PALÉONTOLOGIE

George Gaylord Simpson

L’importance des travaux des paléontologues de Berkeley doit être jugée à l’aune de l’influent paléontologue américain George Gaylord Simpson, mort en 1984, notamment responsable du concept voulant que les espèces, une fois établies, changent peu. M. Simpson, qui a aussi prouvé que la domestication du cheval est survenue rapidement plutôt que dans un processus graduel d’évolution, estimait impossible d’évaluer la population des dinosaures.

« Peu de paléontologues se sont opposés au point de vue de Simpson », souligne M. Marshall.

PHOTO FOURNIE PAR L’UNIVERSITÉ D’INDIANA-PURDUE

James O. Farlow

Une seule étude, publiée en 1993 par un paléontologue de l’Université Indiana-Purdue, James O. Farlow, avait tenté d’évaluer la densité de population des tyrannosaures, en se basant simplement sur la loi de Damuth et sur la densité de proies disponibles. M. Farlow avait estimé qu’il y avait seulement 1 tyrannosaure par 1000 km2, soit beaucoup moins que la valeur médiane calculée par M. Marshall.

Le tyrannosaure en chiffres

1 sur 80 millions : Proportion des tyrannosaures qui ont été préservés et découverts sous forme fossile

Entre 3,7 et 6,9 tonnes : Poids d’un tyrannosaure adulte

Entre 14 et 17 ans : Âge de la maturité sexuelle d’un tyrannosaure

30 ans : Espérance de vie maximale d’un tyrannosaure

Entre 0,58 et 140 par 1000 km2 : Densité de population des tyrannosaures adultes

130 individus par 1000 km2 : Densité de population des lions

Source : Science