Evolution Chap4

Introduction

Les mammifères ont essayé de passer du milieu terrestre au milieu aquatique à plusieures reprises dans leur histoire, par exemple, les pinnipèdes (phoques, morses). Ou encore les ours polaires et les loutres qui montrent des adaptations diverses à l'élément liquide. Les cétacés sont l'exemple d'une transition réussie à l'environement liquide. C'est-à-dire que "l'ancêtre" des cétacés était un petit mammifére terrestre qui vivait au bord de l'eau. Ensuite des facteurs comme le climat, de nouvelles ressources alimentaire, etc, vont obliger Indohyus, "l'ancêtre", à rentrer dans l'eau. Une fois dans l'eau, les différents groupes de cétacés, vont subir des nombreuses adaptations. Sous la pression de la sélection naturelle, on vérifie aujourd'hui, deux sous ordres de cétacés, les odontocètes (baleines à dents) et les mysticètes ( baleines à fanons).

Comment définir les cétacés?

Les cétacés sont des mammifères aquatiques , c'est-à-dire, des espèces pouvant vivre entièrement dans l'eau principalement dans les mers et même dans certains cours d'eau (ex dauphin du Gange) Ils ont un corps pisciforme (en forme de poisson), avec des membres antérieurs transformés en nageoires, une puissante nageoire caudale (palette) horizontale, ce qui facilite la pénétration dans l'eau. Ils ont un système pileux quasi inexistant. On remarque également l'absence de griffes d'oreilles externes et un conduit auditif fermé. Il possèdent des caractéristique des mammifères comme la température de leur corps qui est maintenue constante, les poils sur le museau et les femelles cétacés allaitent leurs petits. Les cétacés respirent aussi à l'aide de poumons ils doivent régulièrement faire surface pour respirer , c'est pourquoi leur évent est situé au sommet du crâne. Les cétacés regroupe plus de 80 espèces allant du marsouin du golfe de Californie à la grande baleine bleue. L'apparition des cétacés s'est faite à l'époque de l'Eocène. L’Éocène est une époque géologique. C'est la deuxième époque du Paléogène et aussi la deuxième de l’ère Cénozoïque. Il suit le Paléocène et précède l’Oligocène. Il s’étend de 56 à 34 millions d'années. Le début de l’Éocène est marqué par l’émergence des premiers Mammifères modernes, sa fin par une extinction massive .

• voir Annexe 1

Comment classe-t- on les Cétacés?

petite phrase introductive sur la classification nécessaire... plusieurs groupes de cétacés, en fonction de certains critères... etc...--Pierre.brawand 1 mars 2010 à 13:36 (UTC)

Annexe 2 : arbre phylogénétique

Les Archéocètes

Les premier cétacés sont regroupé dans les archéocètes qui est défini en enlevant de l'ordre des cétacés les deux sous ordres possédant encore des représentants de nos jours: les celle des baleines à fanons et à dents.

Les Mysticètes

Ils sont aussi appelé baleines à fanons sont un des deux sous-ordres des cétacés. Ce sous-ordre est caractérisé par la possession de fanons, ce sont des lames cornées qui garnissent transversalement la bouche et ressemblent à des brosses. et qui agissent comme des filtres. Ces fanons pendent verticalement sous le palais. Au moment où la baleine ouvre grand la bouche, il s’y engouffre une grande quantité d’eau, mais aussi de très nombreux petits organismes. La baleine n’a ensuite plus qu’à refermer la bouche et presser la langue contre le palais pour expulser toute l’eau. A ce moment, ses fanons retiennent les petits organismes dont elle se nourrit. Les Mysticètes sont généralement plus gros que les Odoncètes et la femelle est plus grande que le mâle. Ce sont les animaux les plus grands de la planète. Ils ont deux évents ( narines de respiration) qui produisent le souffle de vapeur qui les caractérise. Exemples: la baleine bleu, la baleine grise, la baleine à bosse etc

Les Odontocètes

Les cétacés de cette espèce ont des dents. Ils sont capable d'écholocation par des ultrasons. Le sous-ordre des odontocètes comprend les différentes espèces de bélugas, de cachalots, d'orques (ou épaulards), de dauphins, de marsouins, de narvals et de globicéphales. Les odoncètes sont carnivores. Cependant, les dents qui les caractérisent ne servent pas à mâcher mais à attraper leurs proies, qui se composent de poissons, de calmars et de mollusques, etc Par exemple le béluga (baleine blanche) se nourrit majoritairement de poissons ; il mange également des céphalopodes (pieuvres, calmars...) et des crustacés (crabes, crevettes...). Le cachalotquant-à lui se nourrit principalement de céphalopodes (calmars, pieuvres), mais aussi de poissons et, parfois, de pinnipèdes (phoques). Il peut s'attaquer à des requins mais sa proie favorite est la calamar géant

Annexes 4 illustrant chaques différents groupes

Quel est le moteur de passage du monde terrestre au monde aquatique des mammifères?

On sait depuis longtemps que ces prestigieux animaux marins sont des mammifères (et non des poissons...) dont les ancêtres ont progressivement quitté la terre ferme pour retourner vivre dans l'eau. Plusieurs chaînons de cette lente évolution, initiée il y a environ 50 millions d'années, au début de l'ère tertiaire, ont déjà été identifiés, notamment depuis le début des années 1990.

Ce retour à l'eau est influencé par plusieurs facteurs tels le climat, les ressources alimentaires mais principalement la fuite des prédateurs.

Mais un facteurs essentiel à ce passage, le "voisinage" des deux milieux, c'est-à-dire que, le premier mammifère (Indoyhus) à essayer ce passage, vivait à proximité de l'eau, donc cette dernière ne lui était totalement étrangère. Le passage au milieu aquatique ne s'est pas fait tout de suite. Il a fallu plusieurs étapes de transformations pour réussir cette transition. Les scientifiques ont du faire face à un problème en voulant découvrir ces différentes étapes. En effet, les fossiles, qu'ils ont découvert, avaient déjà franchis le cap, c'est à dire que ces espèces fossiles avaient déjà acquis la plupart des adaptation aquatique que nous pouvons observé chez les cétacés de notre époque.

Annexe 5 Indoyhus

Qui sont les "ancêtres" des cétacés?

Dans ce cas de figure nous ne pouvons pas parler d'un vrai ancêtre à l'origine des cétacés. Puisque les cétacés de nos jours ne sont pas directement liés à ceux autrefois, nous pouvons donc parler de différentes relations de parenté entre les différents groupes de cétacés qui ont évolué pour ainsi former les cétacés qu'on connait de nos jours.

L'Indohyus

L'Indoyus, un mammifère terrestre d'allure insignifiante, est à l'origine de la chaîne évolutive des cétacés. Il partage des similitudes anatomiques troublantes avec les cétacés actuels.

Vieux de 48 millions d'années, retrouvé en Inde dans la province du Cachemire. Il en ressort que la structure des oreilles (bulbe tympanique) et des prémolaires de ce petit ongulé trapu, apparenté aux ruminants et aux porcins (groupe des artiodactyles), était comparable à celle des cétacés. Tout comme les orbites de ses yeux, très orientés vers le haut du crâne ou son museau allongé. Mais les similitudes ne s'arrêtent pas là. Même s'il n'était pas bon nageur, Indohyus passait beaucoup de temps dans l'eau comme en atteste la densité élevée des os de ses membres, voisine de celles des baleines, des phoques ou des hippopotames. Enfin la composition isotopique de ses dents (faible teneur en oxygène 18) finit d'attester de son mode vie semi-aquatique.

http://www.lefigaro.fr/sciences/2007/12/20/01008-20071220ARTFIG00020-lancetre-des-baleines-etait-un-petit-herbivore.php

Le Pakicetus

Le Pakicetus fait partis des archéocètes est considéré comme l'un des plus anciens ancêtres connus des cétacés modernes.

• taille : la taille d'un loup.
• pattes: pattes postérieurs et intérieurs étaient robustes avec proportions et articulations qui montrent qu'il était encore capable de se déplacer sur la terre ferme.
• narines: encore positionnées à l'extrémité du museau comme chez les mammifères terrestres
• colonne vertébrale : ne montre pas des zones de flexibilité comme les mamifères telles que celles la loutre qui nage par ondulation du corps.
• L'os de l'oreille et de la mantibule : indique un faible degré de la spécialisation à l'audition sous l'eau.

Nous voyons que les pakicetus présente peu d'adaptation au milieu aquatique. Cependant, ce qui permet de l'inclure dans l'ordre des cétacés sont:

• zone de broyage de la machoire : l'arrangement de la dentition ne correspond pas à celle des mammifères terrestre, ce qui indique qu'ils ne mâchaient pas de la même manière. L'analyse isotopique de l'oxygène incorporé dans l'émaille des dents indique qu'il ingérait de l'eau douce.
• crâne: nettement allongé dans la région postorbitaire et temporale

Annexe 6

Ambulocetus natans

Il est apparu après le pakicetus. littéralement le nom Ambulocetus nathans signifie la baleine qui marche et qui nage.

• taille: plus grand que le pakicetus, la taille d'un morse
• amphibie: déjà présente comme celle des crocodiles vivant dans des environnements cocotiers
• pattes : pattes antérieurs et postérieurs. Pattes postérieurs robustes munies des longs métatarses et phalanges utilisée pour la propulsion. Pattes antérieurs devaient servir à changer de direction dans l'eau. Pattes postérieurs suggèrent qu'il était encore capable de se déplacer sur la terre ferme comme les otaries. Zone d'insértion musculaire suggérant que ces pattes étaient palmées.
• colonne vertébrale: vertèbres lombaires indiquent une importante mobilité de la colonne particulièrement de haut en bas. L'ondulation dorso-ventrale de la colonne vertébrale amplifiait les battements des pattes.

Rhodocetus

Il a été découvert dans une province du Pakistan, Le Balouchistan. Il étaient plus ou moins contemporain d? Ambulocetus.

• taille: mesurait plus de 3 mètres
• pattes: pattes posrérieurs munies de longs doigts, comme Ambulocetus, avec zones d'insertions musculaires, suggérant qu'elles étaient palmées. La propulsion réalisée principalement par battements des palettes.
• zone de broyage: arrangement de dentition similaire au pakicetus. Analyse isotopique de l'oxygène de l'émaille des dents montre qu'il ingérait que de l'eau salé.
• le bulbe tympatique: plus gonflé que chez le pakicetus montrant l'amélioration de l'écoute sous l'eau.
• membres arrières : toujours fonctionnel sur la terre ferme mais beaucoup plus réduit comparé aux mammifères terrestres.

A savoir que chez le pakicetus comme le rhodocetus montre une morphologie très particulière de la cheville. . En effet, ces premières baleines étaient toujours munie de pattes arrière et un petit os, l'astragale montre une articulation particulière considéré comme unique aux artiodactyles. Les artiodactyles sont le groupe des ongulé incluant la vache le cochon, le lama etc. Les cétacés sont donc plus proche des artiodactyles que de n'importe quel autre groupe de mammifères terrestres. Les cétacés les cétacés n'auraient donc pas évolué à partir des Mesonychidae(ordre éteint de mammifères carnivores) mais après une différenciation au sein d'un groupe formé des ancêtres des Artiodactyla[4]Cette hypothèse émise dans les années 1990 a été confirmé par l'analyse phylogénétique des gènes codant certaines protéines mitochondriales les a regroupés au sein d'un même clade avec les Artiodactyles

Annexe 7

Basilosorus

C'est le plus emblématique des cétacés fossiles. Il a été découvert dans des gisements marin en Egypte, datant de 37 millions d'année et aussi en Amérique du Nord. Au début les scientifiques l'ont considéré comme un reptile marins due à l'allongement extrême de son corps. Le basilorus fait partie de la famille des Basilosauridae.

• taille: peut atteindre 18 mètres
• tête: proportionnellement petite
• zone de broyage: les dents se sont de façon significative modifiées à partir des premiers archaeocetes. Ils ont perdu pratiquement elles sont devenus des lames plates. Ce sont donc de grandes dents sur des machoires robustes.
• nourriture: poissons et même requins
• pattes: pattes postérieures à peine 3% de la longeur totale de l'animal. Elles sont tellement résuite qu'elles ne semblent plus n'avoir aucunes fonctions de locomotion, deviennent des organes vestigiaux.
• colonne vertebrale: serpentiforme, la forme des derrnières vertèbres de la queu,plus larges que hautes, indiquent clairement la présence d'une nageoire caudale comme celle des cétacés modernes.

Cette baleine se trouve donc juste au dela de la transition entre propulsion par pattes arrières et propulsion par la nageoire caudale, cela après une dizaine de millions d'années seulement après l'apparition des premiers archéocètes.

Annexe 8

Dorudon

Îl fait aussi partie de la famille des Basilosauridae. Il est appparu à l'époque de l'Eocène supérieur du Fayoum comme le basilosaurus.

• taille: corps plus court que celui de basilosaurus, proportionné comme celui des dauphins.
• pattes: minuscules pattes arrière vetsigiales ( ne sont plus fonctionnelles mais seulement témoignages)
• nageoire caudale: présente

Le Basilosaurus et le Dorudon ont une distribution géographique bien plus large que le Pakicetus ou l'Ambulocetus. Il s'étaient complétement affranchis de l'environement terrestre ouvrant la voie a une première radiation évolutive des deux sousordres modernes des cétacés: les baleines à dents( odoncètes) et à phanons (mysticètes).

Annexe

Comment est-ce que les mysticètes et les odoncètes ont perfectionné leurs adaptations au milieu marin ?

Les odoncètes et les mysticètes vont perfectionner leur adaptations au milieu marin en parallèle.

• les membres antérieures se transforment en nageoires rigides
• Les différentes régions de la colonne vertebrale se spécialise pour facilité la locomotion dans l'eau
• Les narines continuent à migrer au sommet du crâne

Les odoncètes réorganisent aussi les os faciales.

Annexe 9 (scann montrant echoalisation)

Conclusion? Message principal à retenir (take home message!)--Pierre.brawand 1 mars 2010 à 13:39 (UTC)

Conclusion

Qui pourrait imaginer, en le voyant, que ce petit herbivore (Indohyus), d'allure insignifiante puisse être l'ancêtre terrestre des baleines, des cachalots et des dauphins !

On sait depuis longtemps que ces prestigieux animaux marins sont des mammifères (et non des poissons...) dont les ancêtres ont progressivement quitté la terre ferme pour retourner vivre dans l'eau. Sous la pression de la selection naturelle, le retour à l'eau de ce petit mammifère, lui a été très benefique puisque, à cause de sa taille insignifiante il a pu s'enfuir des grands prédateurs, alargir ses ressources alimentaires et ansi permetre au differents groupes de cétacés qui se créent au long de l'histoire une adaptation exemplaire au milieu aquatique.