Quel air respirait les dinosaures ? Des dents fossiles révèlent des niveaux de Co2 trois fois supérieurs aux niveaux actuels
Les dents de dinosaures racontent l'histoire de l'air d'il y a 150 millions d'années : à l'époque jurassique, le CO₂ était presque trois fois supérieur à ce qu'il est aujourd'hui
Une dent de dinosaure peut conserver une trace de l’air respiré par l’animal lorsqu’il était encore en vie pendant plus de 150 millions d’années. En analysant l'émail fossile, un groupe de chercheurs allemands a estimé qu'à la fin du Jurassique, l'atmosphère contenait environ 1 200 parties par million de dioxyde de carbone, soit près de trois fois la concentration actuelle. Au Crétacé supérieur, cependant, l'estimation tombe à environ 750 parties par million. Des chiffres qui parlent d'une planète beaucoup plus chaude, sur laquelle d'énormes dinosaures se déplaçaient parmi des écosystèmes très différents de ceux que nous connaissons.
La recherche, publiée dans la revue scientifique PNAS, a été menée par les universités de Göttingen, Mayence et Bochum, en Allemagne. À titre de comparaison, selon les mesures de la NOAA, la concentration moyenne mondiale de CO₂ en juillet 2026 était d'environ 426 parties par million. Avant la révolution industrielle, c'était environ 280.
Les chercheurs ont ensuite trouvé un moyen d’interroger directement les restes des animaux qui habitaient ce monde. Bien sûr, pas une petite bulle d’air préhistorique n’a été emprisonnée dans les dents. Cela aurait été bien trop pratique.
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Comment une dent peut conserver la trace de l'atmosphère
L'équipe dirigée par le géochimiste Dingsu Feng a étudié les dents fossiles de cinq sites répartis aux États-Unis, au Canada, au Maroc, en Allemagne et en Tanzanie. Les animaux examinés comprennent de grands sauropodes herbivores, tels que Giraffatitan et Europasaureet des prédateurs comme Tyrannosaure rex Et Albertosaure.
Le secret réside dans l’émail, l’un des matériaux biologiques les plus résistants à la transformation dans le temps. Au cours de la vie de l'animal, une partie de l'oxygène respiré pénètre dans les fluides corporels et laisse une trace chimique dans les tissus en formation, notamment les dents. Les scientifiques ont mesuré les rapports entre trois isotopes naturels de l'oxygène, c'est-à-dire des formes du même élément qui diffèrent par le nombre de neutrons. Leurs proportions dans l'atmosphère dépendent également de la quantité de CO₂ présente et de l'activité photosynthétique des organismes.
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En comparant ces signaux avec ceux des animaux actuels, dont les oiseaux, les reptiles et les mammifères, les chercheurs ont reconstitué les conditions atmosphériques de deux périodes très éloignées : le Jurassique supérieur, il y a environ 152 à 143 millions d'années, et le Crétacé supérieur, il y a entre 73 et 66 millions d'années. Cependant, ils ont d’abord dû exclure les échantillons altérés de la fossilisation. Une dent enfouie depuis des millions d’années peut avoir subi des transformations chimiques capables de modifier précisément l’information que vous recherchez.
Une atmosphère riche en CO₂ et une végétation très productive
Les concentrations reconstituées sont élevées, mais doivent être lues avec les marges d'incertitude : 1 200 ± 150 parties par million au Jurassique supérieur et 750 ± 200 au Crétacé supérieur. Il y a aussi une condition importante. Ces valeurs ont été calculées en supposant que la production primaire mondiale, c'est-à-dire la quantité de matière organique produite par les organismes par photosynthèse, était comparable à celle actuelle. En modifiant cette hypothèse, les estimations du CO₂ changent également.
Les auteurs ont également essayé la voie inverse : utiliser les concentrations de dioxyde de carbone reconstruites par d’autres méthodes pour estimer la productivité des écosystèmes anciens. Les résultats suggèrent une production primaire mondiale environ 20 % plus élevée au Jurassique supérieur et potentiellement plus du double au Crétacé supérieur, bien que cette dernière estimation présente une incertitude considérable.
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Cela signifie que la végétation terrestre et les organismes photosynthétiques marins pourraient avoir produit beaucoup plus de matière organique qu’aujourd’hui. Une disponibilité de ressources capables d’influencer des chaînes alimentaires entières, y compris celles qui ont fait vivre certains des plus gros animaux ayant jamais vécu sur Terre.
Anomalies dentaires et rôle possible des volcans
Certaines dents racontent quelque chose d’encore plus intéressant. Deux échantillons appartenant à un Tyrannosaure rex et à un Kaatedocus siberiprésentent des rapports isotopiques très différents de ceux des autres dinosaures examinés. Dans le cas du T. rex, la valeur pourrait correspondre à une concentration atmosphérique d’environ 1 800 parties par million de CO₂, nettement supérieure à la moyenne estimée pour le Crétacé supérieur.
Une explication possible implique une augmentation soudaine du dioxyde de carbone atmosphérique. Au Mésozoïque, la Terre a connu des périodes d'activité volcanique intense et, vers la fin du Crétacé, les grandes éruptions des pièges du Deccan, dans l'Inde actuelle, ont libéré d'énormes quantités de matière volcanique et de gaz.
Selon les chercheurs, des oscillations relativement rapides du CO₂ pourraient également avoir laissé des traces dans l’émail des dinosaures ayant vécu lors de ces épisodes. Mais attribuer ces anomalies directement aux éruptions serait prématuré. Les mêmes auteurs envisagent des explications alternatives, liées à l'environnement et à la physiologie des animaux. Chez T. rex, par exemple, les caractéristiques isotopiques pourraient refléter des conditions particulièrement arides et une disponibilité différente en eau potable, conduisant à des surestimations du CO₂ atmosphérique. Les dents suggèrent donc d’éventuelles oscillations du climat ancien. Pour les relier à une éruption spécifique, des preuves supplémentaires seront nécessaires.
Ce que nous savons vraiment de l’air que respiraient les dinosaures
L’étude ajoute une source d’informations aux reconstructions climatiques, jusqu’ici basées principalement sur les sédiments marins, les carbonates du sol et d’autres indicateurs géologiques. La nouveauté consiste à pouvoir utiliser également les restes de vertébrés terrestres pour estimer la composition de l'atmosphère du passé.
Attention cependant à un détail : plus de dioxyde de carbone ne signifie pas automatiquement moins d'oxygène, et cette recherche ne mesure pas non plus quel pourcentage de l'atmosphère était constitué d'oxygène. L'analyse porte sur les proportions de ses isotopes, utilisés comme indicateurs indirects du CO₂ et de la photosynthèse. À partir de ces résultats, nous ne pouvons donc pas établir si les dinosaures auraient trouvé l’air actuel plus ou moins respirable.
La méthode peut également être appliquée à d’autres vertébrés fossiles, à condition de trouver des dents suffisamment préservées et de tenir compte des différences physiologiques entre les animaux. Pour l’instant, ces quelques échantillons ont déjà permis de reconstituer deux photographies chimiques de l’atmosphère, séparées par des dizaines de millions d’années. Il reste encore beaucoup de lacunes à combler et quelques anomalies à expliquer. Les dents ont survécu tout ce temps. Pour les faire parler plus précisément, il faudra davantage de fossiles.
