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Des dents de requin perdues en Antarctique il y a des millions d’années ont enregistré l’histoire du climat de la Terre

Il y a des dizaines de millions d’années, les requins tigres chassaient dans les eaux au large de la péninsule antarctique, glissant au-dessus d’un écosystème marin florissant sur le fond marin en dessous.

Tout ce qui reste d’eux aujourd’hui, ce sont leurs dents pointues, mais ces dents racontent une histoire.

Ils aident à résoudre le mystère de la raison pour laquelle la Terre, il y a environ 50 millions d’années, a commencé à passer d’un climat de « serre » plus chaud qu’aujourd’hui à des conditions de « glacière » plus froides.

L'espèce de requin tigre des sables, aujourd'hui éteinte, Striatolamia macrota était autrefois une constante dans les eaux autour de la péninsule antarctique, et elle a laissé des dents fossiles parfaitement préservées sur ce qui est maintenant l'île Seymour, près de la pointe de la péninsule.  Crédit image : Wikipédia

L’espèce de requin tigre des sables, aujourd’hui éteinte, Striatolamia macrota était autrefois une constante dans les eaux autour de la péninsule antarctique, et elle a laissé des dents fossiles parfaitement préservées. Crédit image : Wikipédia

De nombreuses théories sur ce changement climatique se concentrent sur l’Antarctique. Il existe des preuves géologiques que le passage de Drake, qui est l’eau entre l’Amérique du Sud et la péninsule antarctique, et la porte d’entrée de Tasman, entre l’Australie et l’Antarctique oriental, se sont élargis et approfondis pendant cette période alors que les plaques tectoniques de la Terre se déplaçaient. Les passages plus larges et plus profonds auraient été nécessaires pour que les eaux des principaux océans se rejoignent et que le courant circumpolaire antarctique se forme. Ce courant, qui circule aujourd’hui autour de l’Antarctique, piège les eaux froides de l’océan Austral, gardant l’Antarctique froid et gelé.

L’espèce de requin tigre des sables aujourd’hui disparue Striatolamia macrota était autrefois une constante dans les eaux autour de la péninsule antarctique, et il a laissé des dents fossiles parfaitement conservées sur ce qui est maintenant l’île Seymour, près de la pointe de la péninsule.

En étudiant la chimie préservée dans ces dents de requin, mes collègues et moi avons trouvé des preuves de l’ouverture du passage de Drake, qui a permis aux eaux des océans Pacifique et Atlantique de se mélanger, et de la sensation de l’eau à l’époque. Les températures enregistrées dans les dents de requin sont parmi les plus chaudes des eaux antarctiques et vérifient les simulations climatiques avec des concentrations élevées de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Oxygène capturé dans des dents très pointues

Les requins tigres de sable ont des dents pointues qui dépassent de leur mâchoire pour saisir leurs proies. Un seul requin a des centaines de dents sur plusieurs rangées. Au cours de sa vie, il perd des milliers de dents au fur et à mesure que de nouvelles poussent.

Des informations environnementales importantes sont codées dans la chimie de chaque dent et y sont conservées pendant des millions d’années.

Par exemple, la couche externe d’une dent de requin est composée d’une hydroxyapatite émailoïde, semblable à l’émail des dents humaines. Il contient des atomes d’oxygène provenant de l’eau dans laquelle vivait le requin. En analysant l’oxygène, nous pouvons déterminer la température et la salinité de l’eau environnante pendant la vie du requin.

Les dents de l’île Seymour montrent que les eaux de l’Antarctique – du moins là où vivaient les requins – sont restées plus chaudes plus longtemps que ne l’avaient estimé les scientifiques.

Un autre indice vient de l’élément néodyme, qui adsorbe et remplace d’autres éléments dans l’éméloïde externe de la dent au début de la fossilisation. Chaque bassin océanique a un rapport distinct de deux isotopes de néodyme différents en fonction de l’âge de ses roches. Regarder le rapport dans les dents de requin nous permet de détecter les sources d’eau où le requin est mort.

Si les conditions sont stables, la composition du néodyme ne changerait pas. Cependant, si la composition du néodyme change dans les dents fossiles au fil du temps, cela indique des changements dans l’océanographie.

Grands requins, eau chaude

Nous avons étudié 400 dents de l’île Seymour, de tous les âges de requin, juvénile à adulte, d’individus vivant il y a entre 45 et 37 millions d’années. La combinaison de la taille des dents et de la chimie a donné des indices surprenants sur le passé.

Certaines des dents étaient extrêmement grandes, suggérant que ces anciens tigres de sable de l’Antarctique étaient plus gros que le requin tigre de sable d’aujourd’hui, Carcharias taurus, qui peut atteindre environ 10 pieds de long.

De plus, les températures de l’eau dans lesquelles vivaient les requins étaient plus chaudes que ne le suggéraient des études précédentes impliquant des coquilles de palourdes antarctiques. Il est possible que la différence se situe entre les eaux plus proches de la surface et plus profondes au fond de la mer, ou les requins dont nous avons trouvé les dents ont peut-être passé une partie de leur vie en Amérique du Sud. Les requins tigres des sables d’aujourd’hui traquent les eaux chaudes. Ils passent l’été et le début de l’automne entre les côtes du Massachusetts et du Delaware, mais lorsque les eaux se refroidissent, ils migrent vers les côtes de la Caroline du Nord et de la Floride. Parce que leurs dents se forment et avancent en continu presque comme un tapis roulant, certaines dents dans la mâchoire représentent un habitat différent de celui où vit un requin. Il est possible que les anciens requins tigres des sables aient également migré, et lorsque les eaux de l’Antarctique se sont refroidies, ils se sont dirigés vers le nord vers des eaux plus chaudes à des latitudes plus basses.

Les dents suggéraient que la température de l’eau des requins était alors similaire à la température de l’eau où les requins tigres de sable modernes peuvent être trouvés aujourd’hui. Les concentrations de dioxyde de carbone étaient également trois à six fois plus élevées qu’aujourd’hui, de sorte que les scientifiques s’attendraient à des températures amplifiées dans les régions.

Enfin, le néodyme présent dans les dents fossiles du requin tigre des sables fournit la première preuve chimique de l’écoulement de l’eau dans le passage de Drake qui correspond aux preuves tectoniques. Le moment précoce de l’ouverture du passage de Drake, mais l’effet de refroidissement retardé, indiquent qu’il existe des interactions complexes entre les systèmes terrestres qui affectent le changement climatique.

Et leurs cousins ​​du nord ?

Des requins tigres de sable ont été trouvés dans le monde entier pendant l’Éocène, suggérant qu’ils ont survécu dans un large éventail d’environnements. Dans l’océan Arctique, par exemple, ils vivaient dans des eaux saumâtres moins salées que l’océan ouvert il y a 53 à 38 millions d’années et étaient beaucoup plus petites que leurs cousins ​​australes au large de l’Antarctique.

Des différences dans la salinité de l’habitat des requins tigres et la taille des requins apparaissent également dans le golfe du Mexique pendant cette période. Cette gamme de tolérance environnementale est de bon augure pour la survie des requins tigres de sable modernes alors que la planète se réchauffe à nouveau. Malheureusement, le rythme du réchauffement est aujourd’hui plus rapide et peut dépasser la capacité d’adaptation du requin tigre des sables.

Sora Kim, professeur adjoint de paléoécologie, Université de Californie, Merced

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article original.

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