Griffes, Mâchoires et Pointes: La science de l’Arsenal des dinosaures

Du bac à sable du terrain de jeu au grand écran, nous aimons imaginer des dinosaures se déchirant les uns les autres. Les dents, les cornes, les griffes et les pointes qui ornent leurs squelettes devaient avoir un but, après tout.

Depuis leur découverte scientifique au début du 19e siècle, les dinosaures ont souvent été décrits comme des créatures féroces souvent enfermées dans des combats meurtriers. Les images d’un Tricératops face à un Tyrannosaure donnent vie à de telles confrontations passées, mais, grâce à une multitude de nouvelles études, les paléontologues peuvent faire bien plus que simplement imaginer une attaque et une défense dans le monde préhistorique.

Les os de dinosaures sont ce qui reste d’animaux autrefois vivants et respirants, et grâce à des techniques scientifiques disparates – de la biomécanique à l’histologie osseuse – les paléontologues nous fournissent une vision sans précédent de la vie et de la biologie de ces créatures.

Certaines de ces découvertes, telles que la capacité du tyrannosaure à jeter de gros morceaux de viande en l’air avant de les mordre, les rendent encore plus effrayantes, tandis que l’idée que les « armes” de nombreux dinosaures herbivores étaient plus utilisées pour l’affichage que pour la défense amène les scientifiques à repenser ce qui a été supposé sur leur évolution.

Image: Tim Bekaert

Tyrannosaurus rex

Depuis plus d’un siècle, Tyrannosaurus rex représente le plus grand et le plus méchant des dinosaures prédateurs. Ses mâchoires dentelées inspirent encore un mélange de peur et de fascination dans de nombreuses salles de musée, et il ne fait aucun doute que ce prédateur au sommet du Crétacé nord-américain avait une morsure redoutable. Mais de nouvelles recherches montrent que le secret de la force du Tyrannosaure ne se trouve pas dans ses mâchoires, mais dans son cou.

Alors que les petits avant-bras de Tyrannosaurus et de ses proches parents étaient musclés et auraient pu agir comme des pièges pour appréhender leurs proies, ces dinosaures utilisaient principalement leur tête et leur cou pour capturer et tuer d’autres dinosaures. En effet, le cou du Tyrannosaure aurait dû résister aux contraintes de lutter contre les hadrosaures et les dinosaures à cornes en difficulté en plus des contraintes régulières de transporter une telle caboche énorme.

En utilisant les cicatrices laissées sur les os par les attaches musculaires et l’anatomie des oiseaux et des crocodiles vivants comme guide, les paléontologues Eric Snively de l’Université de l’Alberta et Anthony Russell de l’Université de Calgary ont créé une reconstruction numérique de Tyrannosaurus en 2007 pour étudier l’amplitude de mouvement et les forces musculaires que le cou du tyran aurait permis.

Leur reconstruction des muscles du cou de Tyrannosaurus a montré étonnamment qu’ils étaient assez forts pour balancer rapidement cette énorme tête sur le côté tout en attaquant des proies. Il n’avait probablement même pas besoin de s’accrocher avec ses minuscules membres antérieurs avant la morsure initiale et écrasante.

Encore plus impressionnant, ils ont découvert que Tyrannosaurus aurait été capable de lancer sa proie vers le haut pour donner aux muscles de la mâchoire un moment de détente avant de se refermer pour repositionner la nourriture. Selon les mesures des scientifiques, Tyrannosaurus aurait pu jeter un morceau de viande de 110 livres jusqu’à 16 pieds dans les airs. Ce mode de consommation particulier, connu sous le nom d’alimentation inertielle, est observé chez les oiseaux vivants et les crocodiles.

Image:Brett Booth

Tarbosaurus

Malgré le pouvoir prédateur exercé par les tyrannosaures, ils pouvaient être assez délicats avec leurs mâchoires quand ils le voulaient. Bien que souvent présentés comme des casseurs d’os sans discernement, les tyrannosaures pourraient être tout à fait judicieux avec leurs morsures.

Des scientifiques ont récemment trouvé des marques de morsure sur le squelette presque complet d’un grand hadrosaure (à droite) excavé du désert de Gobi qui étaient probablement des perforations et des égratignures probablement faites par le cousin oriental du Tyrannosaure appelé Tarbosaurus (ci-dessus). Dans un peu de criminalistique fossile, les paléontologues David Hone de l’Institut de Paléontologie des vertébrés et de Paléoanthropologie de Pékin et le Musée des Sciences naturelles Mahito Watabe Hayashibara d’Okayama, au Japon, ont déterminé que l’hadrosaure était mort et principalement enterré lorsque le Tarbosaure s’est retrouvé dessus, avec seulement quelques parties de son corps dépassant du sol.

Au lieu de passer à travers les os saillants des membres et de les boulonner, cependant, le Tarbosaure a utilisé plusieurs angles de morsure différents pour dépouiller le muscle restant du bras gauche de l’hadrosaure, laissant derrière lui une série d’égratignures et de fosses. Les résultats paraissent le 29 juin dans la revue Acta Palaeontologica Polonica.

* Images: 1)Tarbosaurus / Matt van Rooijen. 2) Gros plan des marques de morsure sur l’extrémité distale de l’os d’hadrosaure de la localité maastrichtienne de Bugin Tsav en Mongolie. Les flèches noires indiquent des gouges profondes qui pénètrent dans le cortex à l’extrémité de l’os. Les flèches blanches indiquent des marques de perforation profondes à la surface de l’os. /* David W. E. Hone.

Deinonychus

Deinonychus était chétif comparé à Tyrannosaurus, mais c’était un type de prédateur très différent. C’était un membre d’un groupe de dinosaures appelés dromaeosauridés qui sont populairement connus sous le nom de rapaces. Avec de longs bras inclinés avec des doigts portant des griffes recourbées, une bouche pleine de dents dentelées et une griffe en forme de faucille portée sur un deuxième orteil hyper extensible, Deinonychus a été classiquement dépeint comme un grappin qui utilisait ses bras et ses jambes pour abattre de plus grandes proies tout en agissant en groupe.

Un squelette récemment récupéré du dinosaure herbivore Tenontosaurus du Wyoming présente différents types de marques de morsure et a été trouvé entouré de fragments de dents de Deinonychus.

Compte tenu de son arsenal d’armes, il semble peu probable que Deinonychus soit capable des lourdes forces de morsure exercées par d’autres dinosaures prédateurs avec de grandes têtes et de petits membres antérieurs, mais les dommages causés au membre antérieur droit du squelette de Tenontosaurus ont montré que Deinonychus était en effet capable d’une morsure perforante.

Dans une étude publiée le 4 juillet dans le Journal of Vertebrate Paleontology, des scientifiques dirigés par Paul Gignac de l’Université de Floride à Tallahassee ont utilisé du latex pour combler les perforations afin de créer des moulages de leur forme. Ils ont pu déterminer que les trous avaient probablement été faits par un grand Deinonychus adulte tenant le membre antérieur du Tenontosaurus à l’avant, partie droite de ses mâchoires.

Pour étudier le type de pression nécessaire pour produire ces dommages, les scientifiques ont fabriqué une réplique de dent de Deinonychus en nickel, qui a été pressée dans une série d’os de membres de vache. Les paléontologues ont découvert qu’il fallait environ 4 100 Newtons de force pour enfoncer la dent artificielle de Deinonychus dans les os de la vache, semblable à la morsure des hyènes et des lions. Ils estiment que l’arrière de la mâchoire du dinosaure aurait pu exercer jusqu’à deux fois plus de force, similaire à celles enregistrées chez les alligators américains adultes, et beaucoup plus puissant qu’on ne le pensait auparavant.

Images: 1)Bearerofthecup /Wkimedia Commons. 2) John Conway / Wikimedia Commons.

Triceratops

Il est évident que les dents étaient des composants importants de l’arsenal des dinosaures prédateurs, mais la fonction des divers ornements observés sur de nombreux dinosaures herbivores n’a pas été aussi évidente. Prenez les trois cornes faciales du célèbre Tricératops. Ils ressemblent certainement à des armes qui auraient pu être utiles pour dissuader un Tyrannosaure affamé, mais les scientifiques ont également émis l’hypothèse qu’ils auraient pu être utilisés pour l’affichage ou même le combat avec d’autres Tricératops.

Le paléontologue Andrew Farke, actuellement au Musée de paléontologie Raymond M. Alf à Claremont, en Californie, a soutenu cette dernière hypothèse lorsqu’il a utilisé des modèles réduits de crânes de Tricératops pour déterminer les différentes « positions de verrouillage des cornes” possibles pour ces dinosaures lors des confrontations.

L’année dernière, il a dirigé une équipe qui a étudié les modèles de dommages observés dans les crânes de Tricératops. Les crânes ont montré de hautes fréquences de dommages sur l’os squamosal, qui constitue la partie latérale du volant, et les os jugaux, qui font saillie juste sous l’œil. Les blessures ont probablement été causées par des Tricératops en compétition.

Images: 1) Lukas Panzarin, Musée de paléontologie Raymond M. Alf*. 2) Eva Krocher /Wikimedia Commons *

Ankylosaures

Les ankylosaures sont souvent appelés les « dinosaures blindés” pour les rangées épaisses d’ostéodermes osseux disposés sur leur corps. Ces ostéodermes ont pris de nombreuses formes, des écailles arrondies aux énormes épis des épaules et aux massues de la queue. Mais dans une recherche publiée en juin dans la revue Acta Palaeontologica Polonica, des paléontologues dirigés par Shoji Hayaski de l’Université d’Hokkaido à Sapporo, au Japon, ont découvert que certaines armures de ces dinosaures n’étaient peut-être pas aussi bien adaptées à la défense qu’on le pensait auparavant.

Un ankylosaure appelé Edmontonia (à droite et en dessous) avait un ensemble de grandes pointes sur son cou et ses épaules, et la densité de l’os que les scientifiques ont trouvé à l’intérieur d’une de ces pointes suggère qu’ils ont été utilisés pour la défense. Mais lorsque les scientifiques ont examiné une pointe similaire du dinosaure Gastonia (ci-dessus), ils ont constaté que l’os était plus mince et ne semblait pas avoir le type de renforcement attendu pour une arme. Et le blindage de l’ankylosaure Saichania était également relativement faible. Bien que les pointes et l’armure de ces espèces aient pu avoir un avantage défensif, les scientifiques pensent qu’elles étaient probablement plus importantes pour la posture compétitive ou l’identification des membres de la même espèce.

Images: 1) Gastonia burgei. Mariana Ruiz/Wikimedia Commons. 2) Edmontonia armor. W.D. Matthews/Wikimedia Commons. 3) Edmontonia. Mariana Ruiz/Wikimedia Commons*.*

Ceratopsians

Many of the horns, spikes, plates, crests, and other bizarre structures seen in dinosaurs may have been more for display than defense or destruction. Les paléontologues Kevin Padian de l’Université de Californie à Berkeley et Jack Horner du Musée des Rocheuses à Bozeman, dans le Montana, ont examiné la diversité des ornements étranges de dinosaures en juin dans le Journal of Zoology et ont constaté que beaucoup d’entre eux ne semblaient pas avoir évolué pour un type de rôle fonctionnel.

Si la fonction principale des cornes chez les dinosaures cératopsiens était la défense, par exemple, on s’attendrait à ce que la disposition des cornes soit similaire entre plusieurs espèces, car il y aurait probablement eu des dispositions de cornes optimales pour une protection fiable, et se serait améliorée avec le temps. Au lieu de cela, les dinosaures montrent une émeute de différents arrangements de cornes, de celle du célèbre Tricératops au Diablocératops récemment décrit et extra-hérissé. De plus, les différences entre les dinosaures mâles et femelles ont été presque impossibles à déterminer sur la seule base de l’anatomie brute, il est donc peu probable que l’évolution de ces ornements ait été principalement motivée par la sélection sexuelle.

Les scientifiques suggèrent que quelque chose d’aussi simple que la reconnaissance des espèces a joué un rôle important dans l’évolution des traits bizarres. Si tel était le cas, l’évolution favoriserait différentes formes simplement pour que les espèces puissent facilement se reconnaître dans des paysages peuplés de nombreux autres dinosaures. Cela ne veut pas dire que la défense, l’affichage sexuel ou d’autres facteurs n’ont pas du tout influencé l’évolution de ces traits, mais que nous devons regarder au-delà des seules questions de fonction pour expliquer comment les structures bizarres des dinosaures ont évolué.

Images 1)Sauropelta. Le site de Wikimedia Commons. 2) Cératopsiens. Le site de Wikimedia Commons.

Brian Switek est l’auteur du prochain livre Written in Stone, et un contributeur à Smithsonian.com Suivi des Dinosaures.

Voir aussi:

• Un Fossile De Serpent De 67 Millions D’Années Trouvé En Train De Manger Des Bébés Dinosaures
• Les Dinosaures À Plumes Étaient Des Prédateurs Venimeux
• Les Tomodensitogrammes Montrent Que La Queue du Dinosaure Était un Broyeur D’Os
• Les Cicatrices Révèlent Comment Les Tricératops Se Sont Battus

Snively, E., et Russell, A.P. 2007. Dynamique d’alimentation craniocervicale de Tyrannosaurus rex. Paléobiologie 33 (4): 610-638

Hone, D.W.E., et Watabe, M. 2010. Nouvelles informations sur le comportement de piégeage et d’alimentation sélective chez les tyrannosaures. Acta Palaeontologica Polonica (sous presse)

Gignac, P.M.; Makovicky, P.J.; Erickson, G.M.; Walsh, R.P. 2010. Une description des marques de morsure de Deinonychus antirrhopus et des estimations de la force de morsure à l’aide de simulations d’indentation dentaire. Journal of Vertebrate Paleontology 30 (4): 1169-1177

Farke, A.A. 2004. Utilisation de cornes chez les Tricératops (Dinosauria: Ceratopsidae) : Test d’hypothèses comportementales à l’aide de modèles réduits. Palaeontologia Electronica. 7(1): 1-10

Farke, A.A.; Wolff, E.D.S.; Tanke, D.H., 2009. Preuve de combat en Tricératops. PLoS One 4 (1): e4252

Hayashi, S.; Carpenter, K.; Scheyer, T.M.; Watabe, M.; Suzuki, D. 2010. Fonction et évolution de l’armure cutanée des ankylosaures. Acta Palaeontologica Polonica 55 (2): 213-228

Padian, K., et Horner, J.R. 2010. L’évolution des « structures bizarres  » chez les dinosaures : biomécanique, sélection sexuelle, sélection sociale ou reconnaissance d’espèces ? Journal de zoologie (en ligne d’abord): 1-15