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Fossile d'insecte dans l'ambre

Les fossiles

La formation des fossiles

Les fossiles sont les indices clés sur lesquels se fonde le difficile mais fascinant travail de détective des paléontologues. Les fossiles sont comme des notes écrites dans la pierre. Tout être vivant peut avoir laissé des traces, mais certains organismes se prêtent mieux à la fossilisation que d’autres. Habituellement, seules les parties dures d’une plante ou d’un animal se fossilisent, ce qui est rarement le cas des muscles, de la peau et des organes internes. Les coquilles de crustacés, par exemple, et les os de vertébrés ont plus de chances de se conserver que les corps de méduses et de vers. Les vestiges fossiles de ces derniers sont en fait quasi inexistants. Empreintes de pas, œufs et excréments peuvent aussi se fossiliser.

La fossilisation

La fossilisation peut se faire de multiples façons, mais elle suppose en général un environnement avec de l’eau et l’enfouissement de restes d’organismes dans les sédiments d’un cours d’eau, d’un lac ou d’un océan. Une fois les parties molles putréfiées, les os ou les coquilles sont enchâssés dans la vase et le limon. Avec le temps, les sédiments se transforment en roche et les restes pris au piège créent une empreinte de leur forme initiale. Parfois, les vestiges d’organismes sont remplacés intégralement, cellule par cellule, par des minéraux sous l’action des eaux souterraines dans la roche environnante. C’est ce que l’on appelle la pétrification. Dans d’autres cas, l’os se dissout en laissant une cavité dans la roche – un moule naturel qui pourra se remplir de minéraux. Autre forme de fossilisation plus insolite : les insectes et les petits animaux qui s’engluent dans la résine d’un arbre, laquelle, en durcissant, se transformera en ambre, une pierre semi-précieuse ou ils seront parfaitement conservés. Il arrive aussi que les empreintes laissées dans la roche se remplissent de silice et que la coquille ou le squelette fossilisé prenne les reflets irisés de l’opale. Quand, fait relativement rare, un animal est pris dans les cendres brûlantes d’un volcan, le fossile se réduit à une cavité ayant sa forme exacte. Les fossiles de loin les plus nombreux sont ceux de crustacés vivant en eaux peu profondes. Coraux, clams, escargots et autres invertébrés constituent la majeure partie des collections. Les plantes, elles aussi, peuvent se fossiliser, mais cela est plus rare. Le charbon par exemple n’est autre qu’un combustible fossile provenant de forêts entières, mais les plantes ne conservent presque jamais leur structure initiale, car elles se trouvent compressées jusqu’à 1/100e de leur épaisseur initiale.

Animaux terrestres

Les restes d’animaux terrestres se fossilisent encore plus rarement que ceux de plantes. Pour être aptes à la fossilisation, ces animaux doivent être morts près ou dans un cours d’eau, puis être recouverts par la vase et le limon. Le fait que tous les dinosaures vivaient, a priori, sur la terre ferme explique le nombre peu élevé des vestiges qu’ils ont laissés. Il est donc probable que nous ne connaîtrons jamais tous les dinosaures ayant existé. Les animaux qui parcouraient les plaines fluviales ou les estuaires ont laissé des traces de leur passage sous forme d’empreintes de pas. Les pistes des troupeaux sont quelquefois conservées de la même façon. Parfois, ce sont des colonies entières qui ont été inondées et qui sont aujourd’hui fossilisées.

La datation des fossiles

Il est très important de pouvoir dater les roches et les fossiles que l’on y découvre. Les scientifiques ont imaginé progressivement un certain nombre de moyens pour cela. Il existe plusieurs méthodes pour dater les roches. L’une d’entre elles, la datation radiométrique, mesure le degré de désintégration de divers isotopes (c’est-à-dire les différentes formes d’un élément chimique) contenus dans des minéraux particuliers de la roche. Une autre technique, la datation paléomagnétique, mesure le magnétisme ancien d’une roche. Une troisième, la datation des traces de fission, consiste à observer les effets de la décomposition de l’uranium dans les cristaux de zircon.

Datation radiométrique

Un procédé consiste à mesurer le degré de désintégration de l’isotope du potassium 40 qui se transforme en un gaz appelé argon 40. Le potassium est un élément courant des minéraux comme les feldspaths, qui se trouvent souvent dans le basalte et autres roches effusives. Une petite proportion du potassium naturellement présent comporte du potassium 40, qui se désintègre à une vitesse régulière, que l’on connaît, pour produire l’argon 40. Quand une roche est en fusion, l’argon qu’elle contient peut alors s’échapper et « l’horloge » se trouve ainsi remontée. Une fois la roche solidifiée, l’argon pris à son piège commence à nouveau à se former. Plus la solidification sera ancienne, plus la quantité de gaz ainsi accumulé sera importante. En mesurant la quantité d’argon 40 par rapport à la quantité de potassium 40, on sait exactement le temps qui s’est écoulé depuis que la roche en fusion s’est solidifiée. Les basaltes formés à partir de la lave sont très répandus. Avec le temps, ces roches éruptives ont formé des couches alternées avec les roches sédimentaires. En datant le potassium et l’argon qu’elles contiennent, il est donc possible de déterminer l’âge des couches de roches sédimentaires situées au-dessus et au-dessous. Les datations potassium/argon ne sont pas les seules utilisées dans la radiochronologie. Il y a aussi les couples rubidium/strontium, uranium/plomb et samarium/néodyme, mais la technique est identique : en mesurant le degré de désintégration de ces isotopes, on évalue avec précision à quand remonte le processus. Les couples d’isotopes qui se désintègrent à des rythmes différents sont utiles pour la datation sur des périodes différentes. L’une des techniques les plus connues est celle de la datation au carbone 14. Un organisme vivant utilise du carbone 14 ainsi que le carbone de l’atmosphère. Le jour ou il meurt, les échanges avec son milieu cessent et le carbone 14 qu’il contient commence à se désintégrer. Comme avec les autres méthodes radiométriques, pour dater le carbone 14, il faut déterminer la valeur de l’isotope qui subsiste dans l’organisme. Mais le carbone 14 se désintégrant assez vite, il ne permet que des datations de moins de 50 000 ans et ne sert donc pas pour celle des fossiles.

Datation paléomagnétique

Pour des raisons qui ne sont pas tout à fait claires, il arrive que le Nord magnétique de la Terre se trouve au sud et inversement. Ces différentes polarités sont enregistrées dans des roches éruptives qui ont refroidi comme le basalte. Les minuscules particules magnétiques contenues dans la lave s’orientent dans le champ terrestre dominant et gardent leur orientation initiale même quand la lave se solidifie. L’histoire de ces changements de polarité, de durées différentes, est gravée dans les fonds océaniques. Quand l’étude de l’orientation magnétique des basaltes terrestres permet d’établir une correspondance avec l’histoire racontée par les fonds marins, on peut alors déterminer l’âge de ces basaltes et des roches environnantes.

Datation des traces de fissions

Le zircon contient naturellement de l’uranium. L’un des isotopes instables de l’uranium, l’U 238, est soumis au phénomène de fission, une réaction nucléaire au cours de laquelle il se divise pour former un isotope plus stable. Quand cela se produit à l’intérieur d’un cristal de zircon, la séparation est si violente qu’elle provoque de minuscules rayures dans la matrice cristalline. Comme pour toute autre désintégration, celle de l’U 238 se fait à un rythme connu, si bien que plus le zircon sera ancien, plus le nombre de rayures ou traces de fission repérables sera grand. La datation consistera alors essentiellement à compter le nombre de rayures dans les cristaux de zircon.

La recherche de fossile

Quand on sait ce qu’on cherche et à qui il faut le demander, il ne suffit plus que d’un minimum de démarches pour obtenir les meilleurs résultats. Les grands musées qui possèdent des collections de fossiles de dinosaures emploient au moins un spécialiste de la paléontologie des vertébrés. Une bonne partie de leur travail consiste à découvrir, étudier et présenter de nouveaux spécimens. Les chercheurs amateurs, quant à eux, se faciliteront la tâche en faisant quelques recherches préliminaires pour repérer les endroits propices, car nous le savons, seuls certains types de roches peuvent contenir des fossiles de dinosaures.

Les sites

Les musées constituent un bon point de départ, car ils indiquent presque toujours la provenance de leurs fossiles. Vous pourrez alors vous rendre sur le site qui vous aura été indiqué – si un fossile a déjà été trouvé là, il y en a peut-être d’autres qui vous attendent. La roche s’érode un peu plus à chaque saison et un spécimen qui restait caché jusque-là, va un jour ou l’autre être mis à nu. Si les restes en question ont été découverts il y a longtemps, vous aurez toutes les chances d’en trouver d’autres à cet endroit, car l’érosion aura accompli son action. Certains types de roches ou de formations ont tendance à être plus productives. Après avoir repéré celles d’où proviennent les spécimens existants, vous pouvez consulter une carte géologique pour retrouver le même type de roche ailleurs. Repérez aussi les petits cours d’eau et les endroits ou la route coupe une montagne.

Sur le terrain

Cherchez les endroits ou la roche est mise à nu, comme les déserts de roches, les lits de cours d’eau asséchés, les falaises, les routes taillées à travers un massif et les carrières. Il arrive souvent que des fragments d’os se détachent d’un fossile récemment mis à découvert par l’action de l’eau et soient emportés en aval sous l’effet du vent ou de la pluie. Remontez la pente ou le cours d’eau pour essayer de voir d’où ils proviennent. Les musées qui réussissent le mieux à renouveler leurs collections sont ceux qui travaillent en collaboration avec les chercheurs amateurs et les propriétaires terriens locaux. Bon nombre de ces amateurs sont très compétents et les propriétaires qui connaissent leurs terrains dans les moindres détails sont les mieux placés pour trouver les fossiles à découvert qui s’y trouvent. Certains musées mettent en place des programmes spécieux destinés aux chercheurs de fossiles, et s’emploient à informer les propriétaires terriens sur ce qu’ils doivent repérer. Si vous pensez avoir trouvé un fossile de dinosaure, abstenez-vous de creuser, et si vous avez ramassé un os qui ressemble à un fossile, examinez-le attentivement et remettez-le exactement là ou vous l’avez trouvé. Examinez les parages, sans mettre tout sens dessus dessous inutilement. Une fois les fouilles terminées, emportez vos trouvailles dans un musée pour les faire identifier ; et prenez soin de noter l’endroit exact de la découverte. Notez aussi vos repères afin de pouvoir y retourner.

Les fouilles

Sur les lieux de fouilles comme sur les lieux d’un crime, il faut travailler avec minutie pour trouver tous les indices. Quand un fossile de dinosaure a été trouvé, il doit être exhumé le plus vite possible, car même si cela fait des centaines de millions d’années qu’il est enfoui, il risque en effet de se dégrader rapidement dès qu’il est exposé aux éléments. Mais cette opération doit se faire avec beaucoup de soin. À l’opposé des fouilles qui peuvent être entreprises par un petit groupe, voire par une seule personne, l’exhumation nécessite un équipement important et beaucoup de main-d’œuvre. L’organisation d’une telle équipe peut à elle seule demander un travail considérable.

Retrouver le fossile complet

Lorsqu’un fragment de fossile a été découvert, la partie restante doit être retrouvée aussi vite que possible, qu’elle se trouve à proximité ou qu’elle ait été emportée dans une ravine. Si le fossile vient d’être mis à nu et s’il n’a pas été emporté par la pluie ou le vent, il est probable que la partie restante ne soit pas très loin, et il convient de nettoyer soigneusement la roche environnante avec une brosse ou un burin. Pendant ce temps, une personne ayant une bonne vue peut ratisser les alentours, et même au-delà, pour chercher d’autres fragments qui auraient pu être emportés par le vent ou la pluie.

Les relevés

Quand vous êtes certain que le fossile de dinosaure est complet, il faut effectuer les relevés et l’étiquetage des os. Les informations recueillis à partir de la position dans laquelle chaque os a été trouvé peuvent avoir autant d’importance que son exhumation. Aucun os ne doit être déplacé tant que sa position et son orientation n’ont pas été relevées sur un plan quadrillé, et tant qu’il n’a pas été numéroté. Le site est généralement délimité par un cordeau et des fiches. Chaque mètre carré est ensuite recouvert d’un cadre en bois de même dimension supportant un grillage de 10 cm de section. Un relevé des os se trouvant à l’intérieur de chaque décimètre carré est fait sur papier quadrillé, et chaque portion du grillage est photographiée.

L'étiquetage

Pour faire un compte-rendu précis des fouilles, vous devez photographier les os dans leur environnement initial avant de les extraire – le mieux pour cela étant la combinaison d’images fixes et d’images vidéo. Un croquis annoté peut aussi être utilise. L’étape suivante consiste à étiqueter les os. Les étiquettes autocollantes étant susceptibles de se décoller et de s’égarer, mieux vaut utiliser un marqueur indélébile. Si vous pensez qu’un os a besoin d’être consolidé à l’aide d’une colle spéciale, appliquez celle-ci avant l’étiquetage car elle risquerait d’étaler l’encre du marqueur.

L'extraction

Une fois les relevés, les photos et l’étiquetage terminés, vous pourrez procéder à l’extraction du fossile en utilisant une méthode qui variera suivant la nature de celui-ci et de la roche ou il se trouve. S’il est dans du sable ou de la terre, il vous suffira de le soulever avec précaution et de le mettre dans son emballage. Les vestiges de très petit calibre comme les fragments d’os ou les dents peuvent être enveloppés dans du papier absorbant et rangés temporairement dans une petite boîte. Les fossiles de plus grande dimension devront être enveloppés dans un morceau de tissu ou de toile de jute avant d’être entourés de paille et placés dans une caisse. Si le fossile se trouve dans une roche compacte, ou même de l’argile dure, vous pouvez utiliser un burin pour entailler la roche ou bien dégager des petits blocs en introduisant la lame dans les fissures existantes. Vous aurez alors besoin de différents outils suivant la dureté de la roche : ciseau, pioche, scie, burin, fraise dentaire entraînée par une petit moteur électrique avec flexible, canif. Veillez à ne pas briser un os en donnant un coup de marteau un peu trop énergique.

Le transport

Lorsque vous êtes sur le point de dégager votre bloc de roche, veillez à protéger la partie du fossile qui affleure, de même que les autres côtés du bloc si cela est nécessaire. Si la roche et le fossile sont suffisamment résistants, il vous suffira d’emballer le tout dans une bonne épaisseur de papier journal mouillé ; dans le cas contraire, il faudra superposer des couches de papier absorbant, de papier journal et de toile avant d’appliquer un enduit de plâtre qui consolidera les vestiges pendant toutes les opérations de transport. Cette technique est efficace, mais parfois longue et pénible. Après tout ce travail, vous serez sans doute très heureux de donner un dernier coup de masse pour dégager le bloc de roche. Recouvrez la dernière face de celui-ci et appliquez une couche de plâtre au besoin, comme vous l’avez fait sur les autres faces. Une fois étiqueté, votre fossile sera enfin prêt à partir vers le musée le plus proche ou il sera examiné et, qui sait, peut-être exposé dans une vitrine.

Récolte et transport des fossiles

Les nouvelles découvertes des chercheurs de fossiles sont fondamentales pour la bonne santé de la paléontologie des dinosaures, aujourd’hui florissante. Le premier problème qui se pose à n’importe quel chercheur de fossiles est de savoir ou il doit commencer ses fouilles. Tous les sites ne contiennent pas forcément des fossiles de dinosaures, ni même d’une autre sorte. Les paléontologues passent donc beaucoup de temps à étudier les cartes géologiques qui leur indiqueront ou les roches de la période qui les intéresse sont susceptibles d’être à découvert. Les demandes auprès des administrations pour obtenir l’autorisation de mener leurs investigations et les fonds nécessaire prendront encore plus de temps. Ils doivent aussi préparer leur expédition et décider du matériel et de l’équipement à emporter : outils, nourriture, eau et carburant.

Sur le terrain

Nous parlons souvent des « fouilles » des paléontologues qui cherchent des dinosaures, mais cela n’est pas tout à fait exact, même si elles font partie de leur travail. Une fois qu’ils ont trouvé les roches qui les intéressent, les paléontologues passent la plus grande partie de leurs journées le dos courbé et les yeux fixés sur la roche. Il leur arrive rarement de prendre une pelle pour creuser la terre. Ils laissent à l’érosion qui s’exerce à flanc de colline le soin de mettre les os à découvert. La plupart du temps, ils arpentent les vallées et les zones détritiques en quête de fragments d’os provenant des collines en surplomb. Lorsqu’ils trouvent un os, les fragments qu’ils verront à flanc de coteau leur permettront de remonter jusqu’à la source. Chaque fossile découvert est localisé avec précision sur la carte. Le nouveau système GPS (Geographic Positioning System) leur a beaucoup facilité la tâche. Puis vient le moment de décider de la procédure. S’il s’agit de petits os (de moins de 5 cm), ils les rouleront simplement dans du papier absorbant ; les plus gros fossiles doivent être mis dans un emballage spécial. Le transport des fossiles de grandes dimensions peut poser des problèmes. Les équipes allemandes qui travaillaient au Tanganyika (l’actuelle Tanzanie) entre 1909 et 1912, organisaient de longs convois de courriers indigènes qui acheminaient les fossiles jusqu’au port le plus proche situé à plus de 435 km. Dans l’Ouest américain, le transport des fossiles était confié à des mules vers la fin du XIXe siècle. Aujourd’hui, ce sont des camions qui assurent le transport, ou des hélicoptères quand les fonds le permettent.

Les fossiles dans les musées

À leur arrivée dans un musée, les fossiles sont confiés à un personnel qualifié qui va les extraire de leur gangue rocheuse et les nettoyer. Ils doivent ensuite être conservés dans des conditions particulières. Des écarts fréquents de température et d’hygrométrie peuvent endommager certains spécimens, et les insectes peuvent détruire l’étiquetage. Ils sont donc entreposés dans des vitrines fermées souvent munies d’un système de contrôle de la température et du degré d’humidité. Les fossiles appartiennent aux musées qui, pour la communauté scientifique, sont les endroits les plus faciles d’accès. Si la plupart ne sont jamais exposés, ils constituent des ensembles de données utiles pour les paléontologues. Ceux qui sont présentés sont souvent les plus gros ou les plus spectaculaires, mais ils ne sont pas nécessairement les plus intéressants sur le plan scientifique. Ceux que les visiteurs ne voient pas, en revanche, fournissent la matière sur laquelle repose la paléontologie pour assurer sa survie.

Le travail de laboratoire

La préparation d’un nouveau spécimen est un long travail qui revient au personnel très spécialisé des musées. À son arrivée au laboratoire, chaque fossile doit être déballé rapidement pour ne pas laisser à la personne qui l’a découvert le temps d’oublier les détails de son exhumation. Puis, les os sont nettoyés et lavés, et au besoin, disposés de la même façon qu’au moment de leur découverte (un bac de sable sert pour les os de gros calibre). Reconstituer un grand dinosaure, c’est un peu réaliser un puzzle en trois dimensions sans connaître le nombre de pièces et sans avoir de modèle ! Le spécimen doit ensuite faire l’objet d’une préparation spéciale avant d’être étudié ou exposé. Il existe plusieurs méthodes de conservation des fossiles en fonction des spécimens. Les os sont souvent consolidés à l’aide de colles spéciales et doivent généralement être conservés à une température et à un degré d’humidité constant.

La préparation

Un fossile doit d’abord être dégagé de la gangue rocheuse ou il se trouve. Cette opération va dépendre de la nature du fossile et de la roche qui l’entoure, ainsi que de l’étude dont il va faire l’objet et de l’endroit ou il va être exposé. Il s’agit le plus souvent d’une préparation mécanique ou chimique. Dans le premier cas, on utilise une fraise dentaire et un petit ciseau pour dégager le fossile de sa gangue rocheuse, et dans le second, on élimine la roche avec une solution légèrement acide. Chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients. Les outils tels que scie, ciseau et instruments à percussion peuvent abîmer sérieusement un fossile s’ils ne sont pas manipulés avec précaution. Ils permettent d’éviter l’emploie de produits chimiques qui peuvent causer des dégâts. Si l’os (composé de phosphate de calcium) se trouve dans une roche à forte teneur en carbonate de calcium comme le calcaire, un acide dilué agira sur la roche sans attaquer l’os. Une solution acide peut mettre à découvert des structures délicates qui s’abîmeraient si elles étaient traitées mécaniquement, mais il y a toujours le danger que l’acide pénètre dans le fossile et l’attaque progressivement de l’intérieur. La préparation d’un fossile de dinosaure est un travail de spécialiste qui demande beaucoup de compétences et de patience. Cette personne doit travailler en étroite collaboration avec un paléontologue qui a l’avantage de bien connaître l’anatomie des dinosaures. À mesure que l’os va se dégager, elle notera ses observations et prendra des photographies. Pour savoir la quantité de roche à éliminer, elle n’aura qu’à comparer l’os sur lequel elle travaille avec ceux d’autres dinosaures connus. La préparation d’un fossile peut être extrêmement longue, elle peut parfois durer des années alors que l’extraction a pris une semaine.

Le code d'honneur

Les chercheurs responsables se conforment à une réglementation générale qui protège les fossiles importants et les droits des amateurs en tant qu’individus. Chercher des fossiles peut être un passe-temps agréable et la paléontologie est l’une des quelques sciences ou la contribution des amateurs passionnées est précieuse, les scientifiques ne pouvant accomplir seuls tout le travail. Mais les fossiles ne sont pas inépuisables. Comment faire pour qu’ils profitent à tous ? Les chercheurs de fossiles savent pourquoi ils ne doivent pas piller un site : tout le monde doit pouvoir trouver quelque chose, sans devoir attendre que l’érosion mette à nu de nouveaux fossiles, ce qui peut prendre du temps. Respecter l’environnent du site est essentiel. Chacun doit s’efforcer de minimiser les effets de sa présence sur une zone, en ne creusant pas plus qu’il n’est besoin, en remettant chaque pierre dans sa position initiale et en ne laissant aucun détritus.

La sécurité

La sécurité prime avant tout bien sûr, surtout quand on sait que de toutes les sciences, c’est la géologie de terrain qui détient le plus fort taux de mortalité. Si la région est connue pour ses plantes vénéneuses ou ses animaux dangereux, apprenez à les reconnaître. Habillez-vous en fonction du temps : mettez un vêtement à manches longues, des lunettes de soleil et protègez votre peau si le soleil est chaud. Buvez beaucoup (au moins 21 par jour dans les régions désertiques). Soyez prudent dans les terrains très pentus et prenez garde aux orages. Ces conseils de prudence sont de bon sens, mais dans l’excitation du moment, c’est une des choses que l’on oublie facilement.

Les fossiles et la loi

Les lois relatives à la collecte et la possession de fossiles varient d’un pays à l’autre, voire d’une région à l’autre dans un même pays. Il est donc important de contacter les autorités concernées pour vous informer. Si vous avez l’intention de prospecter dans une propriété privée, il vous faudra demander l’autorisation du propriétaire et vous mettre d’accord avec lui sur le périmètre destiné à être fouillé, sur ce que vous pouvez prendre et sur ce que vous pourrez en faire. La collecte de fossiles sur un terrain du domaine public peut, dans certains endroits, être soumise à des restrictions ou carrément interdite. La question de savoir quels fossiles devraient pouvoir posséder les collectionneurs amateurs ou professionnels a été longuement débattue. Si la plupart des gens sont d’accord pour dire que les mollusques ou les dents de requins devraient être mis à la disposition des écoles, certains sont contre la vente à un groupe privé d’un squelette de Tyrannosaurus par exemple. Mais parfois la limite entre ce qui est acceptable et ce qui ne l’est pas n’est pas aussi nettement définie. Vous avez toujours la possibilité de contacter les clubs de chercheurs de fossiles amateurs ou les paléontologues professionnels de votre région, qui seront en mesure de vous dire si tel ou tel fossile est digne de figurer dans la collection d’un musée. Si vous trouvez un échantillon qui peut intéresser un musée, comme un os d’animal vertébré, ou bien qui risque de s’abîmer s’il n’est pas manipulé par un professionnel, notez son emplacement avec autant de précision que possible, photographiez-le sur le site et contactez le musée le plus proche.

Apprendre des fossiles

Tout ce que nous savons, ou pouvons conjecturer, à propos des dinosaures et de leur mode de vie se fonde sur les révélations de leurs vestiges fossiles. Les fossiles sont des vestiges d’organismes. Le travail des paléontologues consiste à reconstituer la vie d’animaux aujourd’hui disparus à partir des traces qu’ils ont laissées. Les fossiles de dinosaures figurent parmi ceux qui font le plus l’objet d’une étude approfondie.

Os et squelette

Si l’on trouve assez souvent des os fossilisés, les squelettes entiers sont beaucoup plus rares. Ces fossiles permettent aux paléontologues de construire des théories et de tirer des conclusions sur l’évolution des dinosaures. Les squelettes entiers donnent une image plus complète que des os séparés, mais rares sont ceux qui ont été découverts jusqu’à ce jour. La majorité des grands groupes comprend au moins un dinosaure avec un squelette complet. Ces squelettes aident à la reconstitution des parties manquantes d’autres dinosaures connus seulement d’après des vestiges fragmentaires. La reconstitution d’une créature ancienne à partir d’une collection de vestiges fossiles demeure une tâche difficile. Pour cela, il est indispensable de réunir uniquement ce qui va ensemble, et de ne pas faire de généralisation à partir d’un seul type de dinosaure. L’association par exemple d’une plaque appartenant à un dinosaure doté d’une armure avec le tibia d’un petit carnivore et les côtés d’un herbivore à long cou donnerait une étrange espèce hybride ne ressemblant à aucun des dinosaures qui ont existé. Cela s’est pourtant produit quelquefois.

Les similitudes

Les os et les autres vestiges donnent par accumulation une idée des transformations que les dinosaures ont subies au fil du temps. Venant en plus des éléments de preuve fournis par la datation radiométrique des roches, les transformations de la structure osseuse peuvent servir à reconstituer l’histoire de l’évolution des dinosaures. Le point de départ est l’analyse phylogénétique par laquelle les paléontologues notent les caractéristiques particulières des os de différents dinosaures et étudient leurs relations. Plus ces os présentent de traits communs, plus les deux dinosaures étudiés sont proches. Les transformations dues à l’évolution sont particulièrement intéressantes car elles ne se retrouvent pas chez les ancêtres. La crête de l’os du membre antérieur par exemple (crête pectoral) est propre aux dinosaures et ne se retrouve dans aucun autre groupe d’animaux. Ce qui laisse supposer que les dinosaures sont plus proches les uns des autres que de leurs ancêtres immédiats et d’autres animaux dépourvus de cette crête. Plus nous avons de caractéristiques avec une répartition identique, plus la classification par groupes est fiable.

Reconstruire

Os et squelettes sont aussi le point de départ du travail de reconstitution physique de l’animal. La grosseur d’un os donne une indication sur la taille du dinosaure. Les caractéristiques de ces os sont des indices sur l’usage qu’en faisait l’animal vivant. Par exemple, les os de « main » d’un quadrupède seront plus robustes que ceux de l’un de ses parents bipèdes. De même, des griffes acérées permettent d’entailler ou de tenir, tandis que des griffes émoussées servent à marcher. Les carnivores ont besoin de dents pointues pour déchiqueter la chair, et les herbivores de dents en forme de meules pour broyer leur nourriture. Les os fournissent aussi des indices importants sur les parties molles du dinosaure qui ne se sont pas fossilisées. Les attaches des muscles sur les os laissent des marques. En étudiant leur dimension et leur position, on peut comprendre les mouvements de l’animal et en déduire sa puissance. Le cerveau des dinosaures se trouvant à l’intérieur du crâne, la dimension de la cavité osseuse peut donner une idée précise de son aspect, même s’il n’a pas été fossilisé. Nerfs et vaisseaux sanguins parcouraient différents os en laissant derrière eux des orifices indiquant leur passage. Les os fossilisés peuvent aussi montrer les maladies et les blessures dont a été victime l’animal. Une liste exhaustive des maladies identifiées chez les dinosaures, dont l’arthrite, la goutte et différents cancers, a été établie à partir de fossiles d’os. Au nombre des blessures figurent les fractures et les entailles, traces de combats entre dinosaures d’une même espèce ou avec des prédateurs. La disposition des os à l’endroit ou ils ont été découverts est aussi très instructive. Un squelette intact prouve que le cadavre a été rapidement recouvert après la mort de l’animal, alors que des os éparpillés peuvent indiquer que la dépouille a été mangée par des charognards. Des os isolés peuvent avoir été emportés par un prédateur ou entraînés dans les eaux d’un fleuve ou par une crue.

Fossiles rares

Nombre d’indications importantes sur le mode de vie des dinosaures peuvent être glanées sur les traces fossiles (œufs, excréments, empreintes de pas et pistes). Les parties molles (plumes, peau, muscles et parfois organes internes) sont rarement conservées. Elles se détruisent vite et il faut des circonstances exceptionnelles pour qu’elles se fossilisent. Les échantillons de plumes les plus connus sont ceux de l’Archeopteryx, découvert en 1860. Une série de dinosaures oiseaux et proches des oiseaux avec leurs plumes et leurs structures ressemblant à des plumes a été découverte plus récemment en Chine. Leurs carcasses qui se trouvaient dans des sédiments à grains extrêmement fins étaient intactes. Peut-être, à la mort des dinosaures, étaient-elles tombées au fond d’un lac ou d’une mer ou le manque d’oxygène empêchait la venue de charognards. La présence de plumes sur le squelette de ces petits théropodes nous permet de comprendre l’origine des oiseaux. Des morceaux de peau, ou des empreintes laissées par la peau, ont été trouvés sur plusieurs fossiles de dinosaures. Ils nous montrent que la plupart d’entre eux étaient couverts d’écailles. Si ces empreintes se sont conservées, c’est que l’animal s’est enfoncé dans de la vase qui a durci à son contact. Le petit théropode appelé Scipionyx originaire d’Italie fournit le meilleur exemple de conservation d’organes internes. Chez ce jeune spécimen, le foie, les intestins et différents muscles ont été conversés. Certains fossiles en provenance du Liaoning, dans le nord-est de la Chine, ont conservé certains organes internes, et dans certains squelettes, comme ceux du Seismosaurus, on a retrouvé des petits cailloux, ou gastrolithes, avalés par l’animal. Ces derniers nous indiquent la forme et l’emplacement du système digestif de ces dinosaures.

Nids, oeufs et embryons

Si la découverte de fossiles d’œufs et d’embryons de dinosaures remontre à plus de 100 ans, leur étude détaillée ne date que d’une vingtaine d’années. Une mine d’informations sur la reproduction, le développement et le comportement des dinosaures nous a ainsi été fournie. Les sites de ponte trouvés aux États-Unis, en Argentine et en Mongolie nous montrent que les dinosaures nidifiaient en immenses colonies et qu’ils retournaient à leur nid d’une année sur l’autre. Chose étonnante, la nidification des dinosaures ressemble par maints aspects à celle des oiseaux actuels. La taille du dinosaure adulte par exemple déterminait la dimension du nid, comme pour les oiseaux d’aujourd’hui. L’étude de ces nids permet d’établir que chez certains dinosaures, les jeunes restaient là pendant un certain temps après l’éclosion des œufs, et que leurs parents s’occupaient d’eux pendant toute cette période. D’autres types de dinosaures, en revanche, abandonnaient apparemment leurs œufs dès qu’ils les avaient couvés, en laissant leurs petits se débrouiller tout seuls.

Autres fossiles

Les fossiles de dinosaures les plus curieux sont sans doute les coprolithes, c’est-à-dire des vestiges d’excréments. Ils nous montrent ce que mangeaient les dinosaures et donnent une idée de la structure de leur système digestif inférieur. Ils fournissent cependant peu d’éléments permettant de les associer à leurs auteurs et leur identification ne pourra probablement jamais être confirmée. Les coprolithes ont une autre caractéristique, celle d’être souvent associés aux insectes coprophages qui ont creusé dans les excréments et qui ont rempli leurs sillons de matières fécales de dinosaures. Les empreintes de pas et les pistes découvertes à ce jour concernent la majorité des grands groupes de dinosaures et nous fournissent des indices importants sur leur mode de déplacement et leur comportement. L’espacement des empreintes de pas le long d’une piste nous indique à la fois la taille de l’animal et sa vitesse de déplacement. Plusieurs pistes sur un même site allant dans la même direction laissent à penser que certains dinosaures de déplaçaient en groupes. Ce genre de site est rare, mais il nous permet de déterminer la composition et la structure du troupeau. Dans certains cas, c’est même un tableau de la vie des dinosaures qui est conservé montrant, par exemple, la fuite d’un troupeau de petits dinosaures devant un prédateur ou la poursuite d’une proie de plus grosse taille par celui-ci. Toutefois, l’association d’empreintes de pas et de pistes avec les dinosaures qui en sont les auteurs est une science imprécise.