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L’apparition du vol chez les oiseaux

Vous êtes ici : » » L’apparition du vol chez les oiseaux ; écrit le: 28 juin 2013 par imen modifié le 11 novembre 2014



L’apparition du vol chez les oiseaux

Le mode de locomotion si particulier qu’est le vol est apparu plusieurs fois au cours de l’évolution, chez des groupes pas nécessairement apparentés au plan taxinomique. Au cours de paléozoïque, les Insectes ont une première fois acquis cette adaptation si particulière au n aérien. Chez les Vertébrés, le vol est apparu successivement chez les Reptiles au zoïque puis chez les Mammifères au Cénozoïque. Chez les Reptiles, deux groupes ont développé des adaptations au vol, les Ptérosauriens et les Dinosaures Théropodes qui seuls tissé des descendants, les Oiseaux. La « réussite » évolutive de ces derniers est visible aujourd’hui par les quelques 9 000 espèces identifiées.

Archœopteryx est le plus ancien fossile d’oiseau connu à ce jour. Six exemplaires ont été verts dans les carrières de sel de Solenhofen, en Bavière (Allemagne), entre 1861 et La première description de cet animal long de 40 cm environ a été réalisée en 1862. La contenant les fossiles est un calcaire lithographique du Jurassique âgé d’environ 150 ns d’années. Son grain fin a permis une bonne conservation des structures y compris les > molles. Il s’est formé dans un lagon qui était séparé de la Téthys, l’océan alpin, par des barrières de récifs coralliens. L’eau du lagon avait une telle teneur en sel et une concentration y gène si basse que la vie aérobie n’y était pas possible, seuls y survivaient des organismes capables de se développer en milieu réducteur. Des raz de marée et des :es y amenaient de la mer voisine des animaux et des plantes qui y mourraient et étaient recouverts de boue calcaire. D’autres êtres vivants étaient amenés d’un domaine mtal situé au nord, organismes marins et terrestres se trouvant mêlés dans la thanatocénose associée à ces calcaires. L’absence de nécrophage dans le lagon a empêché tout tèlement des structures de ces organismes, et la matière organique a évolué en milieux (Wellnhofer 1990).
(rchœopteryx possède à la fois des caractères de reptile et d’oiseau et il semble intermédiaire entre les oiseaux actuels et des petits dinosaures théropodes du genre Compsognathus .On peut ajouter à ce tableau que les griffes de Archœopteryx ressemblent à celles des oiseaux grimpeurs actuels comme les pics ou à celles de mammifères comme les chauves- souris ou les écureuils. Cependant, les reconstitutions paléoécologiques font apparaître une absence d’arbres dans l’environnement de ces animaux. Les griffes, tout comme la longueur exagérée du membre antérieur, aurait donc d’abord une autre utilité que celle du vol et du grimper. C’est peut être une adaptation à la prédation qu’il faut y voir, nous y reviendrons.
Archœopteryx possède trois doigts avec une fusion et un développement intermédiaire entre ce que l’on observe chez les reptiles et chez les oiseaux. Comme une fourchette a été trouvée chez certains dinosaures du Crétacé, ces observations montrent une évidente parenté entre Archœopteryx, les oiseaux actuels et certains dinosaures. Cette filiation entre reptile et oiseau peut être confirmée par des arguments embryologiques et génétiques. Lors du développement embryonnaire des mammifères, la dentine, un des constituants de la dent, est mise en place par un tissu appelé le mésenchyme. Mais cette fabrication doit être induite par un tissu de surface : l’épithélium. Par la suite, c’est la dentine qui fait que l’épithélium se met à fabriquer de l’émail, un autre constituant de la dent. Deux chercheurs, Kollar et Fisher (1980), ont montré que sur 54 essais de greffe de mésenchyme de souris et d’épithélium de poulet, 10 ont donné de la dentine. L’épithélium de poulet a donc la capacité de déclencher la formation de dentine. Dans 4 cas, ils obtinrent même des dents complètes, c’est-à-dire que l’épithélium de poulet avait réagi à la dentine en fabriquant de l’émail. Les tissus de l’oiseau actuel ont donc toujours la capacité de fabriquer des dents mais cette capacité ne s’exprime pas. On peut supposer qu’elle a été perdue au cours de l’évolution et que les ancêtres des oiseaux possédaient des dents.
Cependant, un certain nombre de problèmes demeurent sans réponse et la filiation entre reptiles et oiseaux n’est pas forcément évidente. Tout d’abord, les plumes sont des phanères, c’est-à-dire des formations épidermiques très kératinisées. Embryologiquement leur premier stade de formation est identique à celui des écailles. Mais on ne connaît en paléontologie aucun intermédiaire entre plume et écaille. Archœopteryx a été considéré pendant longtemps comme le premier animal à plumes et ses plumes sont identiques à celles des oiseaux actuels. La plume apparaît d’un coup dans les archives fossiles. Autre problème, aucun modèle n’est véritablement satisfaisant pour expliquer le passage d’un animal qui marche à un animal qui vole. Des ailes couvertes de plumes servent à voler et un animal pourvu de telles structures mais ne volant pas serait sans doute très handicapé. Les modèles présentant les premières ailes comme des organes permettant de capturer des insectes en battant l’air sont assez peu convaincants car l’agencement des plumes doit être réalisé avec précision et ce sont des structures assez fragiles qui supporteraient difficilement de s’accrocher dans la végétation lors d’un brassage destiné à capturer des proies. Enfin, on ne voit pas comment on peut passer graduellement d’un poumon sacculaire de reptile à un poumon tubulaire d’oiseau. Ces deux structures fonctionnent de manière très différente. Le poumon des reptiles, comme celui des mammifères, a un fonctionnement totalement tidal, c’est-à-dire que c’est un sac dans lequel l’air fait un aller-retour lors d’un cycle respiratoire. Ceci implique qu’il n’est pas complète¬ment renouvelé à chaque expiration. Au contraire, dans un poumon d’oiseau, l’air parcourt un circuit dans des tubes où se réalisent les échanges. Comme l’air est mis en mouvement par des sacs aériens que des muscles compriment, il est totalement renouvelé au niveau des surfaces d’échange à chaque expiration, bien qu’un seul orifice respiratoire existe. Les tubes respiratoi¬res sont en fait des dérivations des bronches principales. Cet aspect physiologique est d’ailleurs un des écueils majeurs à la proposition d’un scénario complet de l’apparition des oiseaux. En Italie, des fossiles très bien conservés de dinosaures théropodes ont livré des traces pulmonaires sans équivoque (Ruben et al. 1999) et leur étude révèle un fonctionnement qui ressemble plus à celui du poumon des crocodiles actuels qu’à celui des oiseaux. Cependant, la similitude n’est pas parfaite et il semble que ces animaux aient été capables d’avoir une ventilation suffisante pour permettre une activité métabolique dans des conditions inaccessibles aux reptiles actuels. Le débat n’est donc pas clos.
L’apparition des oiseaux reste donc très mystérieuse, tant les archives fossiles sont incomplètes, d’où les restrictions exposées ci-dessus. Cependant, ces dernières années de très nombreux fossiles d’oiseaux ou de formes apparentées ont été exhumés d’un peu partout à la surface du globe, notamment des masses continentales provenant de la fracturation du Gondwana. Ces fossiles modifient et précisent notre façon de voir les choses.
Tout d’abord la bipédie et la transformation de la main chez les premiers oiseaux semblent être un héritage reçu des Dinosaures Théropodes comme le célèbre Vélociraptor. La vitesse de course et l’os du poignet en demi lune permettant la projection de la main griffue vers l’avant semblent une indéniable adaptation à la prédation. Certains auteurs proposent également que le membre antérieur de ces animaux jouait un rôle dans le contrôle de l’équilibre pendant la course (Novas & Puerta 1997). De plus, en 1997, ont été trouvés en Chine deux fossiles de dinosaures portant des plumes avérées, datés fin Jurassique début Crétacé, donc postérieurs à Archœopteryx. Ces fossiles ont été baptisés Caudipîeryx et Protarchœopteryx (Qiang et al. 1998). Les plumes étant des structures relativement complexes, il est fort peu probable qu’elles soient apparues deux fois dans l’histoire de la vie et on peut donc en déduire qu’il existe un ancêtre commun à Archœopteryx et à Caudipteryx et Protarchœopteryx qui a « inventé » la plume. Cette structure avait-elle valeur adaptative ? Peut-être, dans la seule fonction de thermorégulation, qu’elle a conservé depuis. Les études de structure des os permettront de dire si ces animaux étaient homéothermes ou pas, dans la mesure où les figures de croissance de ce tissu dépendent du type de métabolisme. En effet, chez les hétérothermes, la croissance du tissu osseux est saisonnière ce qui n’est pas le cas chez les homéothermes.
D’autre part, le vol initial des premiers oiseaux était vraisemblablement du type vol plané et non pas du type vol battu à vitesse contrôlée. En effet, les structures nécessaires à ce contrôle, en particulier une petite plume appelée allula, ne sont présentes qu’à partir du Crétacé (Sanz et al. 1996). On a donc l’impression que le vol tel que nous l’observons à l’heure actuelle s’est mis en place progressivement au cours de l’histoire du groupe et nous héritons aujourd’hui des essais les plus performants. De plus, les modifications du membre antérieur dans l’adaptation au vol ont précédé les transformations du membre postérieur (Chiappe 1995).

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