Les pingouins sont peut-être les oiseaux les plus populaires sur Terre, grâce à leurs cycles de vie incroyables et à leurs apparences charmantes en smoking. Parmi leur longue liste de superlatifs, les pingouins peuvent survivre à des températures sous le point de congélation et à des vents violents, plonger à plus de 1600 pieds de profondeur, retenir leur souffle pendant plus de 15 minutes et survivre sans nourriture pendant des semaines en vivant de la graisse stockée. Ces faits sont si souvent répétés qu’ils perdent parfois leur émerveillement initial. En parlant aux écoles de la maternelle à la 12e année en tant que conférencier invité, j’ai constaté que la moitié de la salle de classe connaît souvent bon nombre de ces anecdotes sur les pingouins avant même le début de la présentation, grâce aux livres populaires, aux émissions spéciales télévisées et au film « La Marche des pingouins ».
Cependant, notre connaissance des manchots s’étend au-delà de la ménagerie actuelle de 19 espèces. Certaines de nos plus grandes connaissances sur ces oiseaux incroyables proviennent des archives fossiles. Plonger dans l’histoire des espèces éteintes a complètement changé la façon dont les paléontologues et les biologistes perçoivent les pingouins, souvent de manière surprenante. Voici cinq choses que vous ne saviez probablement pas sur les pingouins :
1. Les pingouins sont des oiseaux anciens
La plupart des gens considèrent les pingouins comme des oiseaux « modernes ». Nous ne les imaginons pas souvent aux côtés d’animaux éteints tels que les mastodontes, mais les pingouins datent d’avant la plupart des mammifères fossiles les plus connus. En fait, les fossiles de manchots les plus anciens sont parmi les fossiles les plus anciens découverts dans n’importe quel groupe d’oiseaux vivants. Waimanu ( » Oiseau d’eau » en maori) est le plus ancien taxon fossile de manchots connu. Deux espèces de Waimanu sont connues : Waimanu manneringi et le Waimanu tuatahi, un peu plus jeune et plus petit. Les deux espèces sont originaires de l’île du Sud de la Nouvelle-Zélande. Les fossiles les plus anciens de Waimanu manneringi ont un âge stupéfiant de 61,6 millions d’années. Pour mettre cela en perspective, Waimanu n’a vécu que 4 millions d’années après les dinosaures et plus de 50 millions d’années avant les premiers parents proches des humains modernes.
Waimanu aurait vécu dans un monde bien différent de celui d’aujourd’hui. Le climat était beaucoup plus chaud. L’activité tectonique des plaques n’avait pas encore déplacé les continents à leurs positions modernes, de sorte que l’Amérique du Sud et l’Australie étaient toujours attachées à l’Antarctique. Peu de grands mammifères parcouraient le paysage. Plus important encore, les écosystèmes océaniques étaient largement ouverts à bien des égards. À la fin du Crétacé (il y a 65,5 millions d’années), la même extinction de masse qui a anéanti les dinosaures a également tué de nombreux reptiles marins tels que les mosasaures et les plésiosaures, ainsi que des requins décimants. Cela a créé une opportunité pour d’autres groupes d’animaux de retourner à la mer, et les pingouins ont été parmi les premiers à la saisir. En fait, Waimanu et d’autres premiers pingouins sillonnaient les océans bien avant l’évolution des premières baleines et pinnipèdes entièrement aquatiques (phoques, otaries et morses).
Si nous devions voyager dans le temps et voir un groupe de Waimanu debout sur les plages de la Proto-Nouvelle-Zélande, notre première pensée serait très probablement: « Je pense que c’est un pingouin ». C’est parce que Waimanu avait bon nombre des caractéristiques clés que nous considérons comme des caractéristiques des pingouins, mais était également différent à bien des égards. Pour commencer, Waimanu était complètement sans vol. Il aurait également utilisé le waddle droit attachant que les pingouins vivants font lorsqu’ils se déplacent sur terre, en fonction des caractéristiques des os des jambes et de la nécessité d’équilibrer les muscles lourds qui alimentaient les palmes. Ces traits seuls feraient probablement trébucher notre « radar pingouin ». D’autre part, les os élancés du crâne et de la nageoire suggèrent un profil plus gracieux. La tête et le cou de Waimanu ressemblaient probablement un peu plus à ceux d’un cormoran qu’à ceux d’un pingouin moderne. De plus, les os des ailes ne montrent pas encore de preuves des articulations verrouillées des pingouins modernes. Cet ancien pingouin a peut-être pu plier son aile, ce que vous ne verrez jamais un pingouin vivant en raison de ses nageoires rigides en forme de planche.
Ainsi, Waimanu était un pingouin en transition, expérimentant toujours un nouveau plan squelettique pour le « vol » sous-marin et explorant une nouvelle niche laissée vacante par les reptiles marins. Quelques millions d’années plus tard, ces pingouins primitifs donneraient naissance à une foule de descendants de toutes formes et tailles.
2. Les Manchots géants Nageaient autrefois dans les océans Austraux
Célébré pour son incroyable marche polaire, le Manchot empereur vivant atteint environ 3 pieds de hauteur. C’est une référence assez impressionnante, étant donné que la plupart des pingouins vivants sont des camarades de la taille d’une pinte debout dans le voisinage de deux pieds de haut. Pourtant, il y avait autrefois une flottille d’espèces éteintes qui domineraient facilement le plus grand empereur.
Le plus grand de tous est l’énigmatique Pachydyptes ponderosus, connu seulement par quelques impressionnants os de flippers collectés dans un calcaire de Nouvelle-Zélande il y a près de cent ans. Lors d’un voyage de recherche en 2006, j’ai visité le musée Te Papa Tongarewa pour étudier ce magnifique spécimen. Tenir l’os de flipper principal des Pachydyptes dans ma main était comme tenir une brique. L’os déjà solide et massif était devenu encore plus dense en raison des processus de fossilisation.
Les Pachydyptes étaient un véritable géant, mais il est difficile de reconstituer la taille réelle de l’espèce car nous n’avons que quelques morceaux du squelette. Il est risqué de simplement « passer à l’échelle » d’un pingouin vivant, car à mesure que nous trouvons de plus en plus de squelettes, nous découvrons également que les espèces de manchots éteintes avaient des plans corporels différents. Certains étaient courts et robustes, tandis que d’autres étaient grands et minces.
Certains des squelettes les plus complets proviennent de Nouvelle-Zélande et du Pérou, et ces nouvelles découvertes suggèrent que les pingouins les plus hauts atteignaient environ 4 pieds 6 pouces debout sur terre, et environ 5 pieds de long nageant dans l’eau. La différence est due au cou et au bec, qui collent directement dans l’animal nageur et ajoutent donc plus à la longueur qu’à la hauteur debout. De tels pingouins intimideraient sûrement n’importe quel explorateur humain en voyage. Rappelez–vous que les pingouins sont des animaux volumineux – ils ont des muscles de « vol » très puissants qui leur permettent de se propulser dans l’eau (qui est ~ 800 fois plus dense que l’air) et ils s’enveloppent également dans une épaisse couche de graisse pour l’isolation et pour stocker de l’énergie. Je prendrais même des chances pour que les Pachydyptes puissent gagner un concours de lutte de sumo avec n’importe quel pingouin vivant, et beaucoup d’humains à cela. Vous trouverez ci-dessous une reconstitution de la vie d’une espèce de pingouin sans nom provenant de terres vertes de Nouvelle-Zélande vieilles de 27 millions d’années, avec un Empereur et une silhouette humaine pour l’échelle.
3. Les pingouins n’ont PAS évolué dans des environnements froids
Quand la plupart des gens pensent aux pingouins, ils pensent « froid. »C’est certainement raisonnable, compte tenu de toutes les publicités présentant les pingouins comme des fournisseurs de boissons glacées et de friandises glacées. Les émissions spéciales télévisées et les films comme « La Marche des pingouins » ont également tendance à se concentrer sur les espèces de manchots qui vivent dans les environnements antarctiques parce que leurs cycles de vie sont si fascinants. Cependant, de nombreuses espèces de manchots vivant aujourd’hui vivent en dehors du cercle antarctique. Quelques-uns vivent même dans des environnements très chauds, comme le manchot de Humboldt, qui se reproduit le long des déserts côtiers, et le manchot des Galapagos, qui vit en fait sur l’Équateur.
Certaines de mes recherches ont porté sur les relations évolutives des pingouins. En déterminant où chaque espèce s’inscrit dans l’arbre généalogique, nous pouvons mieux comprendre comment l’évolution des manchots a été façonnée par des changements globaux tels que le mouvement des continents et le changement climatique. Nous avons déjà rencontré Waimanu, le plus vieux pingouin. Cette espèce est également l’espèce la plus basale (primitive) du pingouin, ce qui suggère que les pingouins ont fait leur apparition en Nouvelle-Zélande où l’on trouve les fossiles de Waimanu. Les pingouins n’apparaissent en Antarctique que plus tard, et quand ils le font, le continent sud connaît toujours une phase chaude sans calottes glaciaires permanentes.
Les analyses des os et de l’ADN des manchots suggèrent que les Manchots Rois et Empereurs sont les espèces vivantes les plus basales (la première à se séparer de la partie moderne de l’arbre évolutif des manchots). Parce que les deux habitent des environnements glacés, nous pourrions naturellement supposer que les pingouins sont originaires de tels endroits si nous n’avions que les distributions d’espèces vivantes pour nous guider. Cependant, lorsque nous commençons à ajouter des pingouins fossiles à l’arbre évolutif, une image très différente se matérialise. Au Paléocène, l’intervalle de temps où Waimanu est apparu, le climat était beaucoup plus chaud qu’aujourd’hui: la température moyenne de la mer mondiale était d’environ 6 à 8 ° C plus élevée qu’aujourd’hui. Il en va de même à l’époque de l’Éocène, période où de nombreux pingouins géants prospéraient. Ainsi, les premiers pingouins ont évolué et se sont diversifiés bien avant la formation des calottes glaciaires polaires. Leurs environnements ressemblaient plus à ceux du Manchot Jackass africain, montré ici profitant d’une journée chaude à la plage, qu’aux calottes glaciaires favorisées par les empereurs et Adélies.
Comprendre que les pingouins ont évolué dans un climat chaud fait une grande différence pour la façon dont nous étudions leur évolution. Nous ne pouvons pas expliquer tous les changements intéressants dans les os et les plumes des manchots en disant qu’ils sont liés à la survie dans des environnements glaciaires, car nous savons qu’ils ont d’abord évolué pendant les périodes plus chaudes. C’est un excellent exemple de la façon dont la paléontologie peut façonner la façon dont les biologistes regardent les animaux vivants.
4. Certains Pingouins éteints étaient des pêcheurs sous-marins
Regardez attentivement le crâne illustré ci-dessous et vous ne le reconnaîtrez probablement pas comme un pingouin. Le bec est remarquablement long, occupant les 2/3 du crâne et puissamment construit par de multiples os fusionnés en une seule forme de lance. À la pointe, où les pingouins normaux ont un léger crochet pour attraper leurs proies, le bec de ce pingouin est droit et pointu. Voici Icadyptes salasi, un manchot à bec de lance du Pérou.
Icadyptes salasi a été découvert dans des sédiments vieux de 34 millions d’années du fond de l’océan qui ont été chassés violemment sur le continent par les forces tectoniques des plaques. Ce fossile était une découverte majeure, car les crânes sont très rares dans les archives fossiles de la plupart des groupes, et les pingouins ne font pas exception. Plus de 5000 os de manchots d’un type ou d’un autre ont été collectés par des paléontologues, mais peut-être deux douzaines de crânes sont connus et la plupart sont très mal conservés. Comme de plus en plus de crânes de manchots sont trouvés, plusieurs autres becs sont apparus et il semble qu’un bec très long était la norme pour au moins les plus grandes espèces. Dans certains de ces autres fossiles, le bec est proche de la longueur observée chez les Icadyptes, mais les os sont moins étroitement fusionnés.
Que pourrait faire un pingouin avec ce bec bizarre ? Il peut y avoir des indices dans d’autres zones du squelette, telles que les vertèbres du cou. Ces os présentent des sites d’attachement très fortement développés pour les muscles, qui transmettraient la force et peut-être la résistance au choc des impacts. Notre meilleure hypothèse est que Icadyptes pêchait sous la lance, empalant de gros poissons et des calmars avec son bec puissant. Il a beaucoup été un prédateur impressionnant, et pas quelque chose avec lequel vous feriez du bénévolat pour nager lors d’un spectacle d’aquarium.
5. Les Manchots anciens portaient des manteaux de plumes rouges et grises
La couleur reste généralement inconnue pour les animaux éteints. Dans la plupart des cas, les écailles, la fourrure et les plumes sont détruites pendant le processus de fossilisation, ne laissant que des os. Même lorsque des traces de parties molles comme des plumes sont préservées, elles ne laissent souvent qu’un film de carbone foncé ou quelques impressions. Cependant, parfois, la couleur laisse une empreinte microscopique. Cela se présente sous la forme de mélanosomes, de minuscules composants cellulaires en forme de pilule qui donnent de la couleur à des structures telles que les plumes d’oiseaux et les poils de mammifères. Heureusement pour les paléontologues, les mélanosomes sont difficiles. Ils peuvent survivre pendant des millions d’années, survivant à de nombreuses autres substances biologiques. Les paléontologues les ont découverts dans des endroits apparemment improbables, comme dans le sac d’encre fossilisé d’un calmar éteint.
L’un des endroits les plus surprenants où des mélanosomes ont été trouvés se trouve dans un ensemble de plumes de manchots vieux de 36 millions d’années appartenant à l’espèce Inkayacu paracasensis. Cette espèce est très importante car c’est le seul pingouin fossile qui préserve les plumes et la peau, une rareté incroyable pour les fossiles marins. Inkayacu paracasensis révèle que les manchots ont développé leurs petites plumes spécialisées, écailleuses et aplaties dans le passé. Les mélanosomes révèlent également que les plumes avaient une teinte inattendue.
On aurait pu soupçonner la présence d’un revêtement noir et blanc de plumes à Inkayacu. Après tout, chaque pingouin vivant, à l’exception du Petit Bleu, suit essentiellement le même schéma de couleurs – noir sur le dessus, blanc en dessous. On pense que cela est utile dans les manchots à contre-ombrage pour aider à rendre plus difficile pour les prédateurs ou les proies de les détecter en arrière-plan. C’est donc une surprise totale que les formes des mélanosomes fossiles correspondent à celles des plumes modernes brun rougeâtre et grises. Cela suggère qu’Inkayacu avait une apparence radicalement différente de celle des manchots en smoking d’aujourd’hui. Il y a seulement quelques années, personne n’aurait soupçonné que les mélanosomes pouvaient être préservés dans les plumes fossiles, fournissant un excellent exemple de la façon dont de nouvelles avancées rendent possibles de nouvelles découvertes.
Les anciens pingouins ont une histoire fascinante à nous raconter. Depuis 2005, dix nouvelles espèces de manchots éteintes ont été découvertes. Sûrement plus sont sur le chemin. Personne n’aurait prédit des manchots à bec de lance à plumes rouges il y a quelques années, et la prochaine série de découvertes devrait comporter d’autres surprises.
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Crédits de l’image:
Figure 1: Image squelette composite de Waimanu créée par Tatsuro Ando et reconstruction de la vie de Waimanu tuatahi (œuvre de Chris Gaskin, ©Musée de géologie, Université d’Otago). Utilisé avec autorisation; Figure 2: Photo de Pachydyptes et d’os de flipper de Pingouin Adélie côte à côte, par l’auteur; Figure 3: Reconstitution à l’échelle d’un manchot géant de Nouvelle-Zélande, avec des silhouettes d’un Manchot Empereur et d’un humain pour l’échelle. Illustration de manchots fossiles par Chris Gaskin, ©Musée de géologie, Université d’Otago. Utilisé avec permission; Figure 4: Photo du crâne d’Icadyptes salasi par l’auteur; Figure 5: Photo de la colonie de manchots d’Afrique du Sud par l’auteur; Figure 6: Reconstruction d’Inkayacu paracasensis par Katie Browne, ©Julia Clarke, Université du Texas à Austin. Utilisé avec permission. L’encart montre des plumes et une image au microscope de mélanosomes de.
À propos de l’auteur: Dan Ksepka est Professeur Adjoint de Recherche au Département des Sciences Marines, Terrestres et Atmosphériques de l’Université d’État de Caroline du Nord et Associé de Recherche au Département de Paléontologie du Musée des Sciences Naturelles de Caroline du Nord. Il a recherché des pingouins fossiles en Amérique du Sud, en Afrique et en Nouvelle-Zélande et étudie également les dinosaures sauropodes et les reptiles choristodériens. Il est @KsepkaLab sur Twitter, et blogue sur Mars des Pingouins fossiles.