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Les mammouths en manque d'herbe

L’analyse d’ADN de végétaux conservés dans les sols arctiques depuis 50 000 ans a permis de déterminer qu’un changement de végétation a vraisemblablement contribué à la disparition des grands mammifères à la fin de la dernière glaciation. Ces résultats sont parus dans la revue Nature en 2014.

Paysage du Pléistocène dans le nord de l'Espagne avec des mammouths laineux (Mammuthus primigenius), équidés, rhinocéros laineux (Coelodonta Antiquitatis), et des lions (Panthera leo spelaea). © Wikimedia Commons, Mauricio Antón
Par Vincent Niderkorn - Pascale Mollier
Mis à jour le 03/04/2014
Publié le 12/03/2014

Il est communément admis que la cause principale de la disparition des grands mammifères herbivores est un changement du climat. Ces animaux avaient pourtant survécu à plusieurs réchauffements au cours des périodes interglaciaires qui ont émaillé l'ère quaternaire, mais pas à celui qui est survenu après la dernière période glaciaire, en -10 000 ans avant notre ère. L'étude rapportée ici met en évidence l'importance de la composante alimentation dans ce déclin.

Plus rien à manger…

 Mammouths, rhinocéros laineux, bisons, chevaux, comment se nourrissaient ces énormes mammifères dans le climat froid de l’ère quaternaire ? Ce sujet faisait débat car l’on croyait jusqu’ici que la végétation arctique était une steppe à base de graminées et l’on s’interrogeait sur la capacité d’une végétation aussi pauvre à nourrir de si gros animaux.  Une étude conduite par un large consortium impliquant 30 équipes de recherche et 12 pays à travers le monde, lève en partie le voile sur cette question. La végétation présente à cette époque était en fait une toundra dominée par des plantes herbacées de type dicotylédones, plus riches en protéines que les graminées. Les herbacées ont progressivement disparu au profit de graminées et de plantes arbustives il y a environ 10 000 ans, à la fin de la dernière glaciation (pic glaciaire situé entre 25 000 et 15 000 années avant notre ère). Cela coïncide avec la disparition d’une partie importante de la mégafaune herbivore. Ces résultats laissent penser que les mammouths et les rhinocéros laineux ont eu beaucoup de difficultés à s’adapter au nouveau régime alimentaire qui leur était imposé, ce qui a possiblement participé à leur extinction.

 Le pergélisol, une gigantesque glacière

 C’est à partir d’analyse d’ADN prélevés dans le pergélisol de l’Arctique que cette étude a pu être conduite. Le pergélisol (permafrost en anglais) est la partie du sol située en profondeur qui reste gelée en permanence, ce qui la rend imperméable. Les fragments d’ADN de végétaux conservés dans ce sol ont été amplifiés et séquencés, ce qui a permis d’identifier les espèces végétales et de reconstituer leur histoire sur les 50 000 dernières années. Parallèlement, des prélèvements stomacaux et intestinaux de mammouths, de rhinocéros laineux, de bisons et de chevaux préservés dans la glace et datant de la dernière ère glaciaire ont permis de déterminer l’évolution de leur régime alimentaire.

 Une méthode spéciale d’analyse de l’ADN

 Une technique particulière, appelée « DNA metabarcoding », a été utilisée pour identifier les espèces végétales. Cette technique permet d’analyser des ADN même très dégradés, ce qui est le cas des ADN végétaux conservés depuis 50 000 ans dans la glace.  L’Unité Mixte de recherche sur les Herbivores de l’Inra de Clermont-Ferrand a contribué à valider l’aspect quantitatif de cette méthode, en collaboration avec le Laboratoire d’ Ecologie Alpine du CNRS de Grenoble (1).

(1) Projet financé sur crédits incitatifs du département Phase de l’Inra.

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Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Physiologie animale et systèmes d’élevage, Sciences sociales, agriculture et alimentation, espace et environnement

Référence

Willerslev et al. (2014) Fifty thousand years of Arctic vegetation and megafaunal diet. Nature, 506, 47-51. doi : 10.1038/nature12921.

Succession de chauds-froids

Le quaternaire, période qui débute il y a environ deux millions d'années, a été marqué par la succession de nombreux épisodes de glaciation, un tous les 100 000 ans environ, séparés par des périodes interglaciaires plus chaudes. Un quart des terres émergées étaient alors couvertes de glace. Le réchauffement qui a suivi la dernière période glaciaire (-120 000 à -10 000 ans) a fait fondre très rapidement une grande partie de ces calottes glaciaires, en particulier celles qui recouvraient l'Amérique et l'Europe du Nord.