Une nouvelle hypothèse pour expliquer la disparition des mammouths

Publié le 04.05.2016

La disparition des mammouths il y a environ 10 000 ans reste encore un mystère à l’heure actuelle. Plusieurs hypothèses ont déjà tenté d’expliquer cette extinction de masse sans aboutir à une certitude jusqu’à ce jour. Une nouvelle hypothèse aborde le sujet à l’aide d’une approche géochimique démontrant une carence de ces animaux vis-à-vis de certains éléments chimiques indispensables à leur survie.

Après avoir examiné plus de 23 500 ossements et dents de mammouths laineux (Mammuthus primigenius) provenant de la partie septentrionale de l’Eurasie, un chercheur russe de l’université de Tomsk a constaté sur ces derniers des traces de maladies enzootiques (maladies épidémiques qui touchent une ou plusieurs espèces d’animaux dans une même région). L’étude porte plus particulièrement sur des sites nommés « beast solonetz » [1], qui sont des endroits où la surface du sol est caractérisée par une importante concentration en certains macro-éléments et/ou micro-éléments que les animaux sauvages vont incorporer à leur régime alimentaire. Ces sites datés de - 10 000 à - 40 000 ans (Pléistocène supérieur) ont été observés dans la région de Tomsk (partie occidentale de la Sibérie), la Yakoutie (nord-est de la Sibérie) ainsi que dans d’autres régions du nord de l’Eurasie notamment en Pologne, en Ukraine et en Moravie (République tchèque). Jusqu’à présent, les deux hypothèses les plus communément retenues pour expliquer la disparition des mammouths laineux et de la mégafaune en général (rhinocéros laineux, ours des cavernes, tigres à dents de sabre…) à la fin du Pléistocène, étaient celle du changement climatique et/ou celle de l’action des hommes par prédation. L’hypothèse de la dépendance des mammouths laineux vis-à-vis de substances telles que des macro ou micro-éléments n’avait jamais été approfondie, concernant en particulier le sodium, le calcium, le phosphore, le magnésium, le cuivre, le cobalt, le zinc, le silicium, le fer, et certains autres.

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Reconstitution d’un mammouth laineux (Mammuthus primigenius)
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Ces éléments sont essentiels au bon fonctionnement du métabolisme des mammifères, en particulier lors de la régénération du squelette, des muscles, de la peau, de la toison, des organes internes et autres. Le chercheur a établi un parallèle entre la situation des herbivores actuels et celle qu’ont pu connaître les mammouths à la fin du Pléistocène. Les herbivores sont notoirement lithophages (littéralement qui mangent la pierre). En effet, ils ne trouvent pas certains éléments chimiques en assez grande quantité dans leur fourrage et sont rapidement carencés sans apports extérieurs. Les éleveurs le savent bien et ne manquent pas de procurer des pierres à sel ou pierres à lécher à leur bétail afin de pallier ce problème. Ce sont dans les « beast solonetz », définis précédemment, que les herbivores sauvages vont trouver ces compléments alimentaires essentiels à leur survie, en mangeant le sol et en buvant l’eau minéralisée s’écoulant des sources afin de maintenir leur homéostasie [2]. La végétation étant naturellement pauvre en sodium, alors qu’elle est riche en potassium, si les herbivores ne consomment que du fourrage, ils vont rapidement être en carence de sodium indispensable à leur bonne santé. Le chercheur a fait le constat que la biosphère de l’Eurasie septentrionale est déficitaire en tous ces éléments qui sont nécessaires aux grands herbivores, la seule solution pour eux étant de compenser ce manque en allant les chercher dans ces « oasis minérales » que sont les « beast solonetz ». Si ces derniers viennent à se raréfier, les herbivores risquent des carences chroniques qui ont pour conséquence de graves maladies comme l’ostéoporose [3], l’ostéomalacie [4], le rachitisme [5], la tétanie [6], la gastro-entérite [7]…, l’issue peut même être fatale sans cet apport minéral. Ces "oasis minérales" se sont formées à partir d’affleurements d’anciens dépôts marins, de croûtes d’altération, de roches métamorphiques ayant subi des conditions hydrothermales qui les ont transformées en argile, en minéraux silicatés ou carbonatés. Ces oasis ont toujours existé et elles sont même souvent bien connues des prédateurs (y compris des hommes) car elles permettent de capturer ou de tuer assez facilement de grands mammifères. Elles se repèrent d’ailleurs assez facilement grâce aux nombreuses traces au sol ainsi qu’aux petites excavations laissées par les animaux. Le scientifique mentionne qu’un éléphant peut ingurgiter de nos jours plus de 20 kilogrammes de cette boue en une seule visite de l’un de ces sites. L’étude des bouses a montré qu’elles étaient presque entièrement constituées de substances minérales, ce qui confirme ce phénomène de lithophagie.

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Lieu de rassemblement de la faune sauvage pouvant peut-être faire office de "beast solonetz"
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Pour le chercheur, il ne fait aucun doute que les mammouths étaient les plus grands lithophages du nord de l’Eurasie au cours du Pléistocène supérieur, ce qui est attesté par l’étude de leurs coprolithes (déjections fossilisées) qui peuvent être constitués jusqu’à 90 % de substances minérales. Il est aussi fréquent de retrouver ces mêmes éléments dans le système gastro-intestinal des carcasses de mammouths mises au jour suite au dégel du pergélisol. La nécessité d’absorber ces minéraux pourrait expliquer la présence de milliers de restes de cette espèce dans les « beast solonetz » étudiés, ils représenteraient sur ces sites plus de 90 % de tous les restes de la mégafaune. Or, il est établi qu’une période de pénurie s’est produite entre - 30 000 et - 10 000 ans, au cours de laquelle un phénomène d’acidification de l’environnement a entraîné une très forte baisse des concentrations en éléments chimiques comme le calcium, le magnésium, le sodium et autres substances vitales. De surcroît, se sont enchaînés un fort lessivage et une désalinisation des sols sous l’action combinée de deux facteurs. Le premier fut un soulèvement d’origine néotectonique affectant toute l’Eurasie, la surrection ayant pu atteindre des valeurs de 2 à 13 mm par an et même plus par endroits. La conséquence fut un abaissement des nappes d’eau souterraine qui se seraient retrouvées confinées à de plus grandes profondeurs dans le sol, entraînant une diminution de la migration des éléments alcalins dissous par capillarité vers la surface. Ce phénomène a pu contribuer à générer (du moins en partie) l’acidification évoquée précédemment.

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Un renne (aussi appelé caribou) dans les Alpes scandinaves de Suède
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Le second facteur fut un changement climatique qui a rendu le climat plus humide et plus chaud. L’augmentation des précipitations entraîna une dégradation du pergélisol qui intensifia le lessivage des sols, emportant dans les rivières et les océans les éléments minéraux. L’acidification de l’environnement devint particulièrement importante à l’approche de la limite Pléistocène-Holocène, il y a 10 000 ans environ. Au cours de cette période de déficit minéral, ces oasis ont pu représenter des lieux de rassemblement de mammouths ainsi que d’autres grands mammifères qui se livrèrent alors à une intense activité lithophage. La vulnérabilité spécifique des mammouths durant cette « famine minérale » semble être attestée par la présence de nombreux « cimetières » de ces pachydermes au cours du Pléistocène supérieur. Dans certains d’entre eux, comme celui de Sartan, situé dans la plaine sibérienne occidentale, on peut observer plusieurs niveaux d’ossements, ce qui semble indiquer que ces « pénuries minérales » seraient intervenues par vagues successives, du fait d’un contexte environnemental extrêmement instable. Ainsi, à la fin du Pléistocène dans la partie septentrionale de l’Eurasie, le climat présentait des saisons de plus en plus marquées. L’acidification des sols progressait, ce qui obligea les populations de mammouths à couvrir davantage de distance pour trouver un meilleur fourrage. Par analogie avec les éléphants actuels, le chercheur suppose que les mammouths migraient deux fois par an et pouvaient parcourir à cette occasion une distance comprise entre 650 et 2 500 kilomètres pour atteindre les « beast solonetz ». L’examen durant 10 ans des 23 500 dents et ossements mentionnés au début de l’article, à l’aide de la densitométrie et de différentes techniques de microscopie, a permis de mettre en évidence des maladies enzootiques qui ont affecté ces pachydermes. Les premiers résultats indiquent que les populations de mammouths ont subi un stress géochimique très sévère il y a 25 000 ans et probablement aussi il y a 30 000 ans. Pour preuve, plus de 70 % des dents et ossements étudiés présentent des destructions imputables à des maladies enzootiques causées par un déficit en minéraux. La pathologie rencontrée le plus fréquemment est l’ostéoporose, mais d’autres pathologies peuvent aussi être observées comme l’ostéofibrose [8], l’ostéomalacie, l’ostéolyse [9], l’atrophie cartilagineuse, l’exostose [10], la pseudoarthrose [11], l’ostéonécrose [12], des ulcérations [13] des surfaces articulaires. Il est à noter que l’ostéodystrophie fibreuse [14] est caractéristique de tous les sites examinés, sans exception. Pour les études comparatives, les os d’un éléphant d’Afrique et de quatre éléphants d’Asie, tous morts en captivité ont été analysés, malheureusement, aucun os d’éléphant sauvage n’a pu être étudié. Il en ressort que les animaux élevés en captivité, nourris uniquement avec du fourrage fourni par les humains, présentent beaucoup de maladies similaires à celles qui ont affecté leurs lointains cousins du Pléistocène. En effet, les animaux nourris par les hommes présentent d’importants désordres métaboliques dont la cause est certainement un fourrage inadapté puisque trop pauvre en certains éléments chimiques indispensables à leur bon état de santé. Ils présentent notamment de l’ostéoporose, de l’ostéofibrose ainsi que de nombreuses maladies articulaires similaires à celles observées chez les mammouths de la fin du Pléistocène. L’examen des ossements retrouvés dans le « beast solonetz » de Sartan montre que 40 à 44 % des individus étaient des juvéniles ou subadultes, ce qui confirme la mortalité très importante des jeunes animaux dans ces conditions de « famine minérale ».

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Le bison d’Europe était contemporain des mammouths
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Le scientifique évoque aussi des facteurs qui sont rarement pris en compte pour expliquer l’extinction des mammouths car ils ne peuvent pas être mis en évidence dans les restes paléontologiques, à savoir, le taux important d’infertilité chez les femelles et la faible capacité des mâles à se reproduire en période de « disette minérale ». Si ces facteurs se sont ajoutés à une forte mortalité des juvéniles, en quelques dizaines d’années, la population de pachydermes a pu être réduite de façon drastique et même atteindre l’extinction dans certains endroits. L’analyse des ossements indique que la plupart des pathologies observées sont incompatibles avec une vie normale en milieu sauvage. Ces animaux fragilisés et affaiblis ont pu alors constituer des proies faciles pour les prédateurs (y compris l’homme), leur système locomoteur étant souvent atteint par des maladies affectant plus particulièrement les os et les articulations. Le chercheur souligne aussi le fait que les collections des musées ne sont absolument pas représentatives de l’état de santé des populations de mammouths de la fin du Pléistocène, car dans un but d’esthétique, seuls les ossements et dents les plus réguliers et sans défauts apparents sont sélectionnés pour être présentés au public. Le scientifique fait également remarquer que durant ces mêmes périodes de pénurie, de grands mammifères comme les bisons, les chevaux et certains cervidés n’ont que rarement manifesté les pathologies rencontrées chez les pachydermes. Pour lui, la première cause de l’extinction de ces derniers serait leur énorme squelette : en Sibérie occidentale, il a été constaté que les mammouths avaient réduit de presque de moitié la taille de leur corps pendant la période comprise entre - 17 000 et - 10 000 ans, certainement pour s’adapter à des conditions de vie devenues difficiles dans un environnement géochimique défavorable. Le chercheur indique que les sols actuels de la partie septentrionale de l’Eurasie présentent majoritairement des propriétés acides. L’analyse de ceux de la taïga de la partie occidentale de la Sibérie montre des déficits en calcium, magnésium, sodium et cobalt pour 73 % d’entre eux. Les pertes en éléments vitaux sont particulièrement marquées dans les milieux de toundra et de marais, ce qui conduit à des famines minérales pour les populations d’herbivores. Chez les rennes par exemple, il a été observé des comportements anormaux qui les ont poussés dans certains cas extrêmes à manger des petits rongeurs, des oiseaux, des œufs et même à boire de l’eau de mer. Les derniers mammouths auraient souffert de carences chroniques en minéraux durant au moins six à dix mois par an et il est fort probable que ces conditions défavorables aient perduré sur plus de 15 000 ans, ce qui aurait été fatal aux plus volumineux représentants de la faune terrestre de ces hautes latitudes. Les autres représentants de la faune herbivore comme les bisons, les chevaux et les grands cervidés auraient survécu à l’hécatombe de cette fin du Pléistocène grâce à leur plus grande mobilité, alors que leur habitat et leur population subissaient une réduction significative. Par voie de conséquence, les grands prédateurs carnivores (tigres à dents de sabre, hyènes…) se seraient éteints du fait de la réduction drastique des ressources nutritives, en relation directe avec la disparition de l’écosystème indispensable à la survie des mammouths. D’après cette étude, l’homme aurait été le témoin et peut-être même l’un des participants au processus d’extinction de cette mégafaune de la fin du Pléistocène.

La disparition des mammouths il y a environ 10 000 ans (hormis une population isolée, constituée d’individus de petite taille [15], établie sur l’île de Wrangel et qui aurait disparu il y a seulement 4 000 ans) reste encore mal comprise. De nombreuses hypothèses ont été avancées sans vraiment faire l’unanimité. Cette nouvelle étude met en évidence une carence en éléments vitaux en relation directe avec un changement climatique qui aurait déstabilisé l’ensemble de l’écosystème de l’époque. Cela devrait nous interpeller sur les conséquences que peut avoir le réchauffement actuel sur les différents écosystèmes constituant notre environnement.

Ludovic Hamiaux, INIST-CNRS

[1]Solonetz est un sol appartenant à un groupe de sols sodiques lessivés, au profil différencié, ainsi qu’au groupe des sols salins à alcalins d’après la définition du dictionnaire des sciences de la Terre publié aux éditions Technip.

[2]Lien Wikipédia sur l’homéostasie.

[3]Lien Wikipédia sur l’ostéoporose.

[4]Lien Wikipédia sur l’ostéomalacie.

[5]Lien Wikipédia sur le rachitisme.

[6]Lien Wikipédia sur la tétanie.

[7]Lien Wikipédia sur la gastro-entérite.

[8]Lien sur le site LesVets sur l’ostéofibrose.

[9]Lien Wikipédia sur l’ostéolyse.

[10]Lien sur le site Vulgaris médical l’exostose.

[11]Lien sur le site Vulgaris médical sur la pseudoarthrose.

[12]Lien Wikipédia sur l’ostéonécrose.

[13]Lien sur le site Vulgaris médical sur l’ulcération.

[14]Lien sur le site Termium plus sur l’ostéodystrophie fibreuse.

[15]Lien Wikipédia sur les mammouths nains.

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