Dans cet extrait de « Origines du chêne : des glands aux espèces et à l’arbre de vie » (University of Chicago Press, 2024), auteur Andrew L. Hipp explore les conditions extrêmes sur Terre qui ont donné naissance au chêne (Quercus), avec des fluctuations climatiques sauvages et des plaques tectoniques changeantes.
Si nous pouvions remonter le temps de 56 millions d’années et passer quelques semaines à faire de la botanique dans les forêts tempérées de l’hémisphère nord, à la frontière entre le Paléocène et l’Éocène, nous aurions bien du mal à trouver des chênes. Nous trouverions des alligators et des tortues géantes sur l’île d’Ellesmere, en face de la côte nord-ouest du Groenland. Nous parcourions des forêts dominées par des plantes à fleurs dont la diversité se rapprochait de celle que nous pourrions trouver dans les forêts modernes du sud-est des États-Unis. Nous rencontrerions une diversité de Fagales, des lignées s’étendant à travers l’hémisphère nord qui donneraient finalement naissance à des noyers, des bouleaux, des vents doux, des hêtres, des châtaigniers, des chinkapins et des chênes.
Les chênes eux-mêmes, cependant, étaient si peu nombreux à cette époque qu’ils laissaient peu ou pas de pollen dans la boue et aucun gland ou feuille à récupérer par les botanistes du 21e siècle. Le monde était sur le point d’entrer dans une vague de chaleur, le maximum thermique Paléocène-Éocène (PETM).
Au cours d’une période de 8 000 à 10 000 ans, les températures atmosphériques augmenteraient en moyenne de 8 degrés C (14,4 degrés Fahrenheit) dans le monde et atteindraient des niveaux encore plus élevés dans l’Arctique. Le PETM pourrait avoir été déclenché par une période d’activité volcanique massive et prolongée. Le magma jaillissant d’une fissure au fond de l’Atlantique Nord a creusé un fossé entre l’Amérique du Nord et l’Europe et a déversé un billion de kilogrammes (2,2 billions de livres) de carbone dans l’atmosphère chaque année pendant plusieurs milliers d’années.
La hausse des températures a fait fondre les cadavres du pergélisol de l’Antarctique, et les carex en décomposition, les sphaignes, les champignons et les lichens, les mollusques et les marsupiaux ont renvoyé des gaz à effet de serre – dioxyde de carbone et méthane – dans l’atmosphère.
Les températures sont ensuite revenues à leurs niveaux d’origine en 120 000 à 220 000 ans environ. C’est à peine suffisant pour une double analyse en termes géologiques : lorsque vous regardez un graphique des températures des 100 derniers millions d’années, le PETM ressemble à un poteau de clôture enfoncé dans la colline il y a 56 millions d’années. Cela monte tout droit et redescend presque tout droit.
Les effets ont été dramatiques. Le PETM a entraîné l’extinction de 30 à 50 % des foraminifères des grands fonds océaniques – des organismes unicellulaires qui peuplent les mers, se nourrissant de plancton et de détritus, se nourrissant de petits poissons et d’escargots marins. Les mammifères, les lézards et les tortues ont largement migré à travers les continents en réponse aux changements climatiques, voyageant entre les ponts terrestres du nord qui deviendraient trop froids pour les déplacements réguliers de la plupart de ces espèces à la fin de l’Éocène.
Dans le nord de l’Amérique du Sud, les forêts tropicales ont été inondées de nouvelles plantes à fleurs : les palmiers, les graminées et la famille des haricots (Fabaceae) ont tous augmenté en diversité au cours de l’Éocène, et la famille des Euphorbiacées, une famille mondiale qui compte aujourd’hui environ 6 500 espèces. est apparu pour la première fois dans le nord de l’Amérique du Sud lors du PETM.
Les premiers fossiles de chêne
Les insectes herbivores, en particulier les mineuses des feuilles et les prédateurs de surface, ont augmenté en abondance et sont devenus plus spécialisés. Les plantes ont envahi le paysage : dans le bassin de Bighorn, dans le Wyoming, au moins 22 espèces ont disparu au début du PETM, pour revenir une fois l’événement terminé. Certains de ces voyageurs ont parcouru environ 1 000 kilomètres (600 miles).
Les premiers chênes fossiles que nous connaissons apparaissent dans ce monde incertain, le long de ce qui est aujourd’hui un sentier de randonnée au sud de l’église Saint-Pankraz à Oberndorf, en Autriche. Il y a cinquante-six millions d’années, cette région de l’Europe était divisée en îles et péninsules réchauffées par l’océan.
Ce qui est aujourd’hui Saint Pankraz se trouve sous des eaux peu profondes au bord de la mer. Il est devenu un dépôt de pollen provenant des forêts adjacentes, déposé aux côtés du plancton océanique et des dinoflagellés. La forêt qui poussait dans la région était une mosaïque d’espèces subtropicales et tempérées, y compris des membres des Restionaceae, une famille de graminées aujourd’hui limitée aux tropiques de l’hémisphère sud ; Éotrigonobalanusun genre éteint de la famille des hêtres qui s’étendait autrefois dans l’est de l’Amérique du Nord et en Europe ; et des parents de la famille actuelle des noix de cajou, de la famille des mauves et des Sapotaceae pantropicales.
Le monde entrait dans les derniers jours des tropiques, quasiment planétaires. Pendant 4 millions d’années après le retrait des températures du PETM, le climat a continué à se réchauffer. Il y a 52 millions d’années, la planète atteignait les températures les plus élevées depuis la disparition des dinosaures. Cette période de chaleur est appelée l’optimum climatique du début de l’Éocène.
Si le PETM est comme un poteau de clôture enfoncé dans le flanc d’une colline de température, l’optimum climatique de l’Éocène inférieur est comme la crête de la colline. Des forêts d’espèces tropicales côtoyant des genres de forêts tempérées – érables, ormes, noyers, bouleaux, cerisiers et éventuellement chênes – s’étendent dans tout le Haut-Arctique. Les longues nuits d’hiver favorisaient les espèces qui pouvaient rester en dormance pendant des mois. Les forêts de feuillus s’étendent sur des sites de hautes terres qui sont maintenant constitués de pergélisol et de forêt boréale.
Le climat était perché au sommet d’un long glissement jusqu’à l’Anthropocène, là où nous nous trouvons aujourd’hui. Les chênes ont été des pionniers dans ce qui allait devenir l’hémisphère nord, largement tempéré.
Les chênes ne sont pas nés à un moment précis ni dans un lieu particulier. Au lieu de cela, quelque part pendant ou avant le PETM, une population de plantes ligneuses est progressivement devenue les chênes. Chaque plant de cette lignée ressemblait aux arbres qui l’avaient produit. Si nous avions été là pour assister à l’évolution de cette population ancestrale, nous n’aurions jamais pu dire : « Il n’y avait pas de chênes hier, mais aujourd’hui il y en a ».
Nous avons abouti aux chênes grâce au travail constant de la sélection naturelle agissant sur des populations d’arbres variables sur de longues périodes de temps. Cette lignée d’individus et de populations devenant lentement les chênes est appelée la tige du clade du chêne. Il est représenté sur l’Arbre de Vie par une seule ligne.
La population d’arbres qui ont déposé le pollen de St. Pankraz peut représenter une branche poussant à partir de cette tige ou une branche ayant poussé très près de la couronne des chênes. Dans les deux cas, le pollen de St. Pankraz est, pour l’instant, notre meilleur indicateur de l’âge des chênes. Les chênes remontent probablement au moins un peu plus longtemps que ces fossiles, plus anciens que le PETM : les fossiles sont difficiles à trouver, il est donc raisonnable de soupçonner que nous avons peut-être manqué certains fossiles plus anciens. Mais ces fossiles nous fournissent un repère permettant de dater le chêne de la vie.
Le premier événement de spéciation que nous connaissons chez les chênes s’est probablement produit dans les 8 millions d’années suivant le fossile du chêne de St. Pankraz. Il a divisé les chênes en deux lignées : l’une qui est aujourd’hui limitée à l’Eurasie et à l’Afrique du Nord, et l’autre qui a évolué dans les Amériques et n’est revenue que plus tard en Eurasie. Les clades sœurs – qui naissent en tant qu’espèces sœurs – peuvent apparaître dans des régions géographiques séparées lorsque leur population ancestrale est physiquement subdivisée. Une chaîne de montagnes, une rivière, un désert, une étendue d’océan ou toute autre barrière entre les deux parties de la population empêche les graines et le pollen de circuler entre les deux nouvelles populations. Il en résulte souvent une spéciation et la naissance de nouveaux clades.
L’expansion de l’océan Atlantique est une explication plausible de ce premier événement de spéciation du chêne. Le magma se déversant dans l’Atlantique Nord au large des côtes irlandaises au début du PETM a ajouté une croûte à la bordure est de la plaque tectonique nord-américaine et à la bordure ouest de la plaque eurasienne. Cela continue de le faire aujourd’hui, séparant les continents à un rythme d’environ un pouce par an.
À mesure que l’Atlantique s’élargissait, la population ancestrale de tous les chênes d’aujourd’hui chevauchait peut-être les continents de l’hémisphère Nord. Si tel est le cas, l’ancêtre des chênes que nous connaissons aujourd’hui était une population répandue qui a été divisée en deux à mesure que l’Amérique du Nord avançait vers l’ouest.
Clause de non-responsabilité
Réimprimé avec la permission de Oak Origins: From Acorns to Species and the Tree of Life par Andrew L. Hipp, publié par The University of Chicago Press. © 2024 par Andrew L. Hipp. Tous droits réservés.
