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Megatooth Sharks : la thermophysiologie explique à la fois son évolution et son extinction

Les requins mégadents gigantesques disparus étaient autrefois au sommet du réseau trophique marin. Leur évolution vers des tailles gigantesques et leur extinction ne sont pas bien comprises. Une étude récente a analysé les isotopes des dents fossiles et a constaté que ces requins développaient une thermorégulation endothermique et évoluaient vers des tailles gigantesques, mais les coûts métaboliques élevés et les demandes bioénergétiques ne pouvaient pas être maintenus plus longtemps suite au rétrécissement des habitats productifs en raison du changement climatique et des changements du niveau de la mer. Par conséquent, ils ont disparu il y a 3.6 millions d'années. Cette étude met également en évidence le fait que, comme les requins mégadents disparus, les espèces de requins modernes ne sont pas non plus à l'abri des effets du changement climatique, d'où la nécessité de leur conservation.  

Les requins mégatooth, qui signifient requins «à grandes dents», étaient des requins gigantesques surdimensionnés qui ont évolué à l'ère cénozoïque, ont acquis une taille corporelle d'environ 15 m et se sont éteints il y a environ 3.6 millions d'années (Mya) à l'époque du Pliocène. 

ère géologique
Attribution : Capps, D., McLane, S. et Chang, L., domaine public, via Wikimedia Commons

Ces requins géants étaient dotés de dents acérées de la taille d'une banane et étaient l'un des plus grands en taille corporelle (après seulement la baleine bleue). Ils sont considérés comme l'un des prédateurs marins les plus puissants à avoir jamais vécu, qui se nourrissait de baleines, de dauphins, de phoques et d'autres requins plus petits.  

Dent de requin mégateeth
Attribution : Géry PARENT, CC BY-SA 4.0 , via Wikimedia Commons

Au cours de son évolution, ces requins ont subi des changements drastiques dans leur dentition, notamment des couronnes élargies et des tranchants dentelés, ce qui leur a permis de passer d'un régime à base de poisson à un régime plus énergique à base de mammifères marins. Cela les a aidés à obtenir une nutrition beaucoup plus riche, ce qui a été l'une des raisons de leur évolution vers des tailles corporelles gigantesques.1.

Les requins mégadents étaient au sommet de la chaîne alimentaire et prédateur ultime2. Ils avaient un niveau trophique plus élevé pour toutes les espèces marines. (Le niveau trophique est la position d'un organisme dans la chaîne alimentaire, il varie d'une valeur de 1 pour les producteurs primaires à 5 pour les mammifères marins et les humains).    

Comment ces requins ont-ils évolué vers des tailles corporelles gigantesques et pourquoi ont-ils disparu il y a environ 3.6 millions d'années ?  

ectothermie  À sang froid, comprend tous les animaux sauf les oiseaux et les mammifères. par exemple, les requins  
Mésothermie (ou endothermie régionale) Animal avec une stratégie de thermorégulation intermédiaire aux ectothermes à sang froid et aux endothermes à sang chaud. par exemple, certains requins, tortue de mer 
Endothermie  Les animaux à sang chaud maintiennent une température corporelle constante quelle que soit la température ambiante, y compris les oiseaux et les mammifères. (L'endothermie comprend l'endothermie régionale ou la mésothermie au sens large) 

Les requins sont des poissons cartilagineux et sont des animaux marins à sang froid (ectothermes). Ces animaux n'ont pas la capacité d'élever métaboliquement la température corporelle et de retenir la chaleur.  

Les requins à mégadents avaient-ils subi des modifications thermo-physiologiques au cours de leur évolution pour acquérir des propriétés endothermiques ? Cette hypothèse est pertinente car, contrairement aux animaux marins à sang froid (ectothermes), les animaux marins à sang chaud (endothermes) peuvent avoir des vitesses de croisière plus élevées et peuvent parcourir de plus longues distances pour attraper des proies que leurs homologues ectothermes. L'acquisition de propriétés endothermiques (ainsi que la transformation de la dentition) pourrait expliquer pourquoi ces requins ont évolué vers des tailles aussi gigantesques.  

Dans une étude récente publiée dans PNAS le 26th En juin 2023, des chercheurs ont étudié la thermophysiologie des requins à mégadents pour expliquer son évolution et son extinction. Ils ont étudié les preuves géochimiques de la thermorégulation à partir de la paléothermométrie des isotopes agglomérés et des isotopes de l'oxygène phosphate obtenus à partir d'échantillons de dents fossiles et ont découvert que les températures corporelles induites par les isotopes des espèces d'Otodus étaient en moyenne d'environ 7 ° C supérieures aux températures ambiantes de l'eau de mer et d'autres espèces de requins coexistantes. Une température corporelle globalement plus chaude signifie que les requins mégadents ont évolué pour devenir endothermiques, ce qui suggère que l'endothermie était un facteur clé de leur gigantisme3. Mais cette capacité de thermorégulation s'est avérée coûteuse pour les requins à mégadents en temps voulu.  

Les requins mégadents étaient des prédateurs au sommet du réseau trophique marin2. Leur régime alimentaire de haut niveau trophique, leur taille corporelle gigantesque et leur physiologie endothermique impliquaient des coûts métaboliques élevés et des exigences bioénergétiques élevées. Le bilan énergétique a été perturbé lorsque les habitats productifs ont diminué et que le niveau de la mer a changé. Ce paysage de proies a changé et les proies se sont raréfiées. La pénurie alimentaire qui en a résulté a exercé une pression de sélection négative contre les gigantesques requins à mégadents, aboutissant à leur extinction de 3.6 Mya. L'endothermie, principal moteur de l'évolution des requins à mégadents, a également contribué à leur extinction suite aux changements climatiques.  

Comme les requins mégadents éteints, les espèces de requins modernes ne sont pas à l'abri des effets du changement climatique, d'où la nécessité de leur conservation. 

***

Références:  

  1. Ballell, A., Ferrón, HG Aperçus biomécaniques de la dentition des requins mégadents (Lamniformes : Otodontidae). Sci Rep 11, 1232 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-020-80323-z  
  1. Urgences de Kast et al 2022. Les requins mégadents du Cénozoïque occupaient des positions trophiques extrêmement élevées. Les avancées scientifiques. 22 juin 2022. Vol 8, numéro 25. DOI : https://doi.org/10.1126/sciadv.abl6529  
  1. Griffiths ML, et al 2023. Physiologie endothermique des requins mégadents éteints. PNAS. 26 juin 2023. 120 (27) e2218153120. https://doi.org/10.1073/pnas.2218153120  

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Journaliste scientifique | Rédacteur fondateur, magazine Scientific European

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