L’analyse chimique des défenses de mastodonte révèle la première preuve de la migration annuelle d’un animal éteint


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  • Il y a environ 13 200 ans, un mastodonte mâle itinérant est mort dans une bataille sanglante pendant la saison des amours avec un rival dans ce qui est aujourd’hui le nord-est de l’Indiana, à près de 100 miles de son territoire d’origine, selon la première étude à documenter la migration annuelle d’un animal individuel de une espèce disparue.

    L’adulte de 8 tonnes, connu sous le nom de mastodonte de Buesching, a été tué lorsqu’un adversaire a percé le côté droit de son crâne avec une pointe de défense, une blessure mortelle qui a été révélée aux chercheurs lorsque les restes de l’animal ont été récupérés dans une ferme de tourbe près de Fort Wayne. en 1998.

    Le nord-est de l’Indiana était probablement un lieu de reproduction estival préféré pour ce randonneur solitaire, qui a fait le trek chaque année au cours des trois dernières années de sa vie, s’aventurant vers le nord depuis sa maison de saison froide, selon un article dont la publication en ligne est prévue le 13 juin dans Actes de l’Académie nationale des sciences.

    L’étude montre également que le taureau de Buesching a peut-être passé du temps à explorer le centre et le sud du Michigan, ce qui semble convenir à une créature dont le squelette moulé en fibre de verre grandeur nature est exposé au musée d’histoire naturelle de l’Université du Michigan à Ann Arbor.

    « Le résultat qui est unique à cette étude est que pour la première fois, nous avons pu documenter la migration terrestre annuelle d’un individu d’une espèce éteinte », a déclaré le paléoécologue Joshua Miller de l’Université de Cincinnati, premier auteur de l’étude.

    « En utilisant de nouvelles techniques de modélisation et une puissante boîte à outils géochimiques, nous avons pu montrer que de grands mastodontes mâles comme Buesching migraient chaque année vers les lieux de reproduction. »

    Le paléontologue de l’UM et co-responsable de l’étude Daniel Fisher a participé à l’excavation du mastodonte de Buesching il y a 24 ans. Plus tard, il a utilisé une scie à ruban pour couper une fine dalle dans le sens de la longueur à partir du centre de la défense droite en forme de banane de 9,5 pieds de l’animal, qui est plus longue et plus complètement préservée que la gauche.

    Cette dalle a été utilisée pour les nouvelles analyses isotopiques et d’histoire de vie, qui ont permis aux scientifiques de reconstruire les modèles changeants d’utilisation du paysage au cours de deux périodes clés : l’adolescence et les dernières années de l’âge adulte. Le mastodonte de Buesching est mort dans une bataille pour l’accès aux partenaires à l’âge de 34 ans, selon les chercheurs.

    « Vous avez toute une vie devant vous dans cette défense », a déclaré Fisher, qui a étudié les mastodontes et les mammouths pendant plus de 40 ans et a aidé à fouiller plusieurs dizaines d’éléphants disparus.

    « La croissance et le développement de l’animal, ainsi que son histoire de changement d’utilisation des terres et de changement de comportement – toute cette histoire est capturée et enregistrée dans la structure et la composition de la défense », a déclaré Fisher, professeur de sciences de la terre et de l’environnement. sciences, professeur d’écologie et de biologie évolutive et conservateur au Musée de paléontologie de l’UM.

    Les analyses de l’équipe ont révélé que le domaine vital d’origine du mastodonte de Buesching se trouvait probablement dans le centre de l’Indiana. Comme les éléphants des temps modernes, le jeune mâle est resté près de chez lui jusqu’à ce qu’il se sépare du troupeau dirigé par les femelles à l’adolescence.

    En tant qu’adulte seul, Buesching a voyagé plus loin et plus fréquemment, parcourant souvent près de 20 miles par mois, selon les chercheurs. En outre, son utilisation du paysage variait selon les saisons, y compris une expansion spectaculaire vers le nord dans une région uniquement estivale qui comprenait des parties du nord-est de l’Indiana – les lieux d’accouplement présumés.

    « Chaque fois que vous arrivez à la saison chaude, le mastodonte de Buesching se rendait au même endroit – bam, bam, bam – à plusieurs reprises. La clarté de ce signal était inattendue et vraiment excitante », a déclaré Miller, qui a utilisé des isotopes similaires. techniques pour étudier la migration des caribous en Alaska et au Canada.

    Sous les climats rigoureux du Pléistocène, la migration et d’autres formes d’utilisation saisonnière du paysage étaient probablement essentielles au succès de la reproduction des mastodontes et d’autres grands mammifères. Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont leurs aires géographiques et leur mobilité ont fluctué selon les saisons ou ont changé avec la maturité sexuelle, selon la nouvelle étude.

    Mais les techniques d’analyse des rapports de diverses formes, ou isotopes, des éléments strontium et oxygène dans les défenses anciennes aident les scientifiques à percer certains de ces secrets.

    Les mastodontes, les mammouths et les éléphants modernes, qui font partie d’un groupe de grands mammifères à tronc flexible appelés proboscidiens, ont des incisives supérieures allongées qui émergent de leur crâne sous forme de défenses. À chaque année de la vie de l’animal, de nouvelles couches de croissance se déposent sur celles déjà présentes, disposées en bandes alternées claires et sombres.

    Les couches de croissance annuelles d’une défense sont quelque peu analogues aux cernes annuels d’un arbre, sauf que chaque nouvelle couche de défense se forme près du centre, tandis qu’une nouvelle croissance des arbres se produit dans une couche de cellules à côté de l’écorce. Les couches de croissance d’une défense ressemblent à une pile inversée de cornets de crème glacée, avec l’heure de la mort enregistrée à la base et l’heure de la naissance à la pointe.

    Les mastodontes étaient des herbivores qui broutaient les arbres et les arbustes. Au fur et à mesure qu’ils grandissaient, des éléments chimiques dans leur nourriture et leur eau potable étaient incorporés dans leurs tissus corporels, y compris les défenses gracieusement effilées et toujours croissantes.

    Dans l’étude récemment publiée, les isotopes de strontium et d’oxygène dans les couches de croissance des défenses ont permis aux chercheurs de reconstituer les voyages de Buesching en tant qu’adolescent et en tant qu’adulte reproductif actif. Trente-six échantillons ont été prélevés à l’adolescence (pendant et après le départ du troupeau matriarcal) et 30 échantillons ont été prélevés dans les dernières années de vie de l’animal.

    Un minuscule foret, opéré sous un microscope, a été utilisé pour broyer un demi-millimètre du bord des couches de croissance individuelles, dont chacune couvrait une période d’un à deux mois dans la vie de l’animal. La poudre produite au cours de ce processus de broyage a été collectée et analysée chimiquement.

    Les rapports des isotopes du strontium dans la défense ont fourni des empreintes géographiques qui ont été appariées à des emplacements spécifiques sur des cartes montrant comment le strontium change à travers le paysage. Les valeurs des isotopes de l’oxygène, qui montrent des fluctuations saisonnières prononcées, ont aidé les chercheurs à déterminer la période de l’année à laquelle une couche de défense spécifique s’est formée.

    Étant donné que des échantillons d’isotopes de strontium et d’oxygène ont été prélevés dans les mêmes couches de croissance étroites, les chercheurs ont pu tirer des conclusions spécifiques sur les déplacements de Buesching à différentes périodes de l’année et sur son âge à chaque voyage.

    Ensuite, les données isotopiques des défenses ont été entrées dans un modèle de mouvement spatialement explicite développé par Miller et ses collègues. Le modèle a permis à l’équipe d’estimer la distance parcourue par l’animal et les probabilités de déplacement entre les emplacements candidats, ce qui était absent des études précédentes sur les mouvements d’animaux disparus.

    « Le domaine de la géochimie des isotopes du strontium est un véritable outil prometteur pour la paléontologie, l’archéologie, l’écologie historique et même la biologie médico-légale. Il est florissant », a déclaré Miller. « Mais, vraiment, nous venons de gratter la surface de ce que cette information peut nous dire. »

    Fisher et Miller ont déclaré que la prochaine étape de leur projet de recherche sur les mastodontes consiste à analyser les défenses d’un individu différent, soit un autre homme, soit une femme.

    Les autres auteurs du PNAS l’étude sont Brooke Crowley et Bledar Konomi de l’Université de Cincinnati, et Ross Secord du Nebraska State Museum et de l’Université de Nebraska-Lincoln.

    Les auteurs remercient Kent et Janne Buesching d’avoir fait don du mastodonte de Buesching pour l’étude scientifique, et le Indiana State Museum pour l’accès au spécimen. Le soutien financier a été fourni par l’Université du Michigan, le Bureau de la recherche de l’Université de Cincinnati, la Fondation Minihaha et la National Science Foundation (EAR-9628063).

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