Temporal coverage of ammonoid measurement data in the Paleobiology Database

Pour comprendre comment la vie sur Terre a évolué au cours de centaines de millions d'années, les scientifiques observent souvent les coquilles d'anciens créatures marines appelées ammonites. Ces animaux à coquille spiralée, qui nageaient dans les océans du Dévonien jusqu'au Crétacé, ont laissé derrière eux un vaste registre de fossiles. Parce que leurs coquilles sont abondantes et que leurs formes sont relativement simples à décrire, les chercheurs les utilisent pour suivre l'évolution des tailles corporelles et des formes de coquilles à travers le temps profond. Ils mesurent le diamètre de la coquille, la hauteur de ses tours et la largeur de l'ouverture pour dresser un portrait de la manière dont ces créatures se sont adaptées, ont grandi et ont fini par s'éteindre. Cependant, le registre fossile n'est jamais un miroir parfait du passé ; c'est une mosaïque de ce qui a été préservé par hasard et de ce que les scientifiques ont choisi d'étudier. Bien que les scientifiques sachent depuis longtemps que certaines périodes sont mieux représentées dans le registre fossile que d'autres, une question nouvelle a émergé : même lorsqu'une espèce est connue, quelqu'un a-t-il réellement mesuré sa coquille ? Si l'effort de mesure de ces coquilles est inégal à travers le temps, alors toute histoire sur l'évolution de la taille des ammonites pourrait nous en dire plus sur les habitudes de recherche modernes que sur la biologie ancienne.

Un chercheur de l'Institut de Micro-Recherche Blue Blocks s'est donné pour mission de tester cette idée en examinant la Paleobiology Database, une vaste collection en ligne qui répertorie les occurrences et les mesures de fossiles. L'objectif était de voir si les mesures des coquilles d'ammonites étaient réparties uniformément à travers le calendrier géologique ou si elles étaient regroupées dans des ères spécifiques. Le chercheur a comparé deux ensembles de données : une liste de 64 733 occurrences connues d'espèces d'ammonites du Dévonien au Crétacé, et une liste distincte de 20 272 spécimens individuels qui avaient réellement été mesurés. En les alignant les uns contre les autres, l'étude a révélé un déséquilibre frappant. Les données ont montré que les mesures étaient fortement concentrées dans l'ère Paléozoïque, spécifiquement durant les périodes du Carbonifère et du Permien, où les spécimens mesurés apparaissaient environ deux fois plus souvent que ne le prédirait le nombre d'occurrences fossiles connues. En revanche, l'ère Mésozoïque, particulièrement les périodes du Jurassique et du Crétacé, était gravement sous-mesurée. La période du Crétacé, qui détient près de 31 % de toutes les occurrences connues d'ammonites, ne comptait qu'environ 16,5 % des spécimens mesurés.

Cet écart n'était pas seulement une question d'avoir moins de fossiles pour les périodes plus tardives ; c'était une question de la rigueur avec laquelle les scientifiques avaient étudié les espèces qui étaient connues. L'étude a révélé qu'à la période du Permien, environ 76 % des espèces connues possédaient au moins un spécimen mesuré. À l'époque du Crétacé, ce chiffre avait chuté à seulement 27,5 %. Pour s'assurer que ce schéma était réel et non simplement un artefact dû au fait d'avoir plus de fossiles dans une ère que dans une autre, le chercheur a utilisé une méthode statistique pour extraire un nombre égal de registres fossiles de chaque période. Même lorsque les tailles d'échantillon étaient forcées d'être identiques, la tendance persistait : le Permien présentait toujours une couverture élevée, tandis que le Crétacé restait faible. L'analyse a également vérifié si un livre célèbre ou quelques grands articles de recherche faussaient les résultats. Il s'est avéré que la couverture élevée dans les périodes du Trias et du Carbonifère reposait largement sur une poignée de monographies massives et détaillées qui répertoriaient des centaines de mesures à la fois. Si ces livres spécifiques étaient retirés de la base de données, la couverture dans ces ères chuterait considérablement. Cependant, le manque de mesures dans le Crétacé n'était pas causé par l'omission d'un seul grand livre ; le déficit persistait même lorsque chaque source de publication était retirée une par une, prouvant que l'écart est une caractéristique robuste des données, et non un coup de chance dû à quelques auteurs influents.

Une explication potentielle pour les faibles chiffres du Crétacé est la présence d'ammonites hétéromorphes, un groupe de créatures qui n'avaient pas la coquille spiralée classique, mais possédaient plutôt des formes étranges, non enroulées ou crochues. Comme les techniques de mesure standard sont conçues pour les coquilles spiralées, ces créatures aux formes atypiques sont notoirement difficiles à mesurer avec les méthodes traditionnelles. L'étude a confirmé que les hétéromorphes sont effectivement presque entièrement absents du registre des mesures, avec seulement 2,7 % des espèces d'hétéromorphes du Crétacé possédant des mesures. Cependant, même lorsque ces créatures difficiles à mesurer étaient exclues de l'analyse, la couverture pour les espèces restantes du Crétace, aux formes spiralées standards, ne montait qu'à 34,7 %. Cela signifie que la forme non enroulée des hétéromorphes n'explique qu'une petite partie du problème. Le véritable problème est que les ammonites du Crétacé, quelle que soit leur forme, sont simplement beaucoup moins susceptibles d'être mesurées que leurs ancêtres du Permien. Un modèle statistique a confirmé que, même en tenant compte de la fréquence d'apparition d'une espèce et de la particularité de sa coquille, une espèce du Crétacé est encore près de huit fois moins susceptible d'avoir été mesurée qu'une espèce du Permien.

Les implications de cette découverte sont significatives pour quiconque tente de comprendre l'évolution de la taille ou de la forme des ammonites. Lorsque les scientifiques comparent la taille moyenne des ammonites du Permien à celle du Crétacé en utilisant cette base de données, ils ne comparent pas deux groupes égaux. Ils comparent un groupe où les trois quarts des espèces connues ont été mesurées à un groupe où seulement environ un quart l'ont été. Si les espèces non mesurées du Crétacé étaient systématiquement différentes en taille ou en forme de celles qui ont été mesurées, toute l'histoire de leur évolution pourrait être déformée. L'étude ne prétend pas que les conclusions scientifiques précédentes sont erronées, mais elle insiste sur le fait que les chercheurs doivent désormais être conscients de cette disparité. Les études futures utilisant ces mesures devront rapporter précisément combien d'espèces ont été couvertes dans chaque période et tester si leurs résultats tiennent la route lorsque les données sont ajustées pour ces lacunes. La voie à suivre consiste à combler les pièces manquantes, notamment en intégrant des tableaux de mesures plus détaillés issus de la recherche sur le Crétacé et le Jurassique dans la base de données, afin de garantir que l'histoire de l'évolution des ammonites soit construite sur un fondement aussi complet que les fossiles eux-mêmes.