Atelier d anatomie comparée Histoire évolutive de la baleine Complément d information destiné aux enseignants Panneau pédagogique à consulter (en téléchargement sur le site de Gulliver) : «Le Cénozoïque», module préalable «Classification du vivant», module 2 «L ère des Mammifères», module 5 I. Les Cétacés Les Cétacés sont des mammifères adaptés au milieu marin ou dulçaquicole pour quelques espèces. Ils regroupent les Mysticètes (Cétacés à fanons) et les Odontocètes (Cétacés à dents). Le terme «baleine» regroupe un ensemble de mammifères marins de l ordre des Cétacés. Le cachalot, le béluga, l orque, et les ziphiidés («baleines à bec») sont des odontocètes et les rorquals et les autres baleines sont des mysticètes. Tous les cétacés ont en commun un ancêtre terrestre au début du Cénozoïque. Mysticètes Balaenidés Baleine du Groënland Baleine noire Neobalaenidés Baleine pygmée Balaenoptéridés Grand rorqual bleu Rorqual commun Rorqual de Bryde Rorqual de Rudolphi Minke Baleine à bosse Eschrichtiidés Baleine grise CETACES Odontocètes Delphinidés Dauphins au sens strict Narval Béluga Monodontidés Phocoenidés Marsouins Physeteridés Cachalots Platanistidés Dauphin du Gange Dauphin de l Indus Ziphiidés Baleines à bec Iniidés Dauphin de l Amazone Tableau présentant les familles réparties dans les deux sous-ordres des Cétacés T é l. / a x. : 0 4 9 4 6 7 5 1 9 7 a s s o c - g u l l i v e r @ w a n a d o o. f r 1/5
II. L ancêtre terrestre des Cétacés : Pakicetus Découvert pour la première fois au Pakistan en 1983 par Phil Gingerich, le fossile de Pakicetus ne présente qu un crâne. Sa dentition est quasiment identique à celle des Mesonychidés (mammifères carnivores terrestres du début de l Eocène ; voir Echelles des temps géologiques en fin de document) et des Archaeocètes (premiers Cétacés apparus dans les mers de l Eocène inférieur et complètement éteints). Les os à l arrière de son crâne diffèrent cependant de ceux des Mésonychidés tout en étant identiques à ceux des Archaeocètes. L animal intermédiaire entre le mammifère terrestre et le Cétacé est donc trouvé. Phil Gingerich fait d ailleurs de Pakicetus l une des premières baleines, animal amphibie vivant il y a environ 50 Millions d années (Ma), se mouvant à la fois sur terre et dans l eau. Cependant, des fossiles plus complets trouvés par la suite montrent que Pakicetus était entièrement terrestre, de la taille d un loup. Le fait de n avoir trouvé des traces de Pakicetus qu au Pakistan et au nord-ouest de l Inde détermine cette région comme le point d origine des Cétacés. Pakicetus vivait au bord des fleuves près de la mer et devait avoir quelques poissons à son régime alimentaire. Il a certainement bénéficié de la «place» (la niche écologique) laissée libre par les grands reptiles marins disparus il y a 65 Ma, lors de la crise Crétacé- Tertiaire. III. Ambulocetus : l animal intermédiaire Découverte relativement récente due à Hans Thewissen au nord du Pakistan (1994), le fossile cette fois presque complet d Ambulocetus natans («la baleine qui marche») montre que l animal se déplaçait à la fois sur terre et dans l eau, il y a 49 Ma. Il était en effet plus adapté au milieu aquatique que Pakicetus, et nageait certainement à la manière d une loutre. Les fossiles trouvés près des anciens rivages suggèrent qu il chassait dans les eaux peu profondes, ses mâchoires solides pouvant attraper de grosses proies, à la manière des crocodiles. IV. La vie marine de Basilosaurus D abord classé par ses premiers découvreurs en 1830 parmi les reptiles pour son allure de serpent de mer (son nom signifie «lézard roi»), Basilosaurus est bien un Cétacé, un mammifère marin. Vivant à l éocène supérieur, il y a entre 35 et 41 Ma, sa répartition géographique couvrait certainement le globe, même si des fossiles ont seulement été retrouvés en Egypte et à l est des Etats-Unis. Mesurant jusqu à 25 m de long, Basilosaurus devait se nourrir de calmars et de poissons dans les eaux profondes, à la manière des cachalots actuels. T é l. / a x. : 0 4 9 4 6 7 5 1 9 7 a s s o c - g u l l i v e r @ w a n a d o o. f r 2/5
Si son squelette fait apparaître des membres postérieurs comme un bassin et des fémurs, ils sont si petits qu ils ne pouvaient pas lui servir, même s ils étaient peut-être visibles sur l animal. Ses pattes avant sont des nageoires, mais son squelette montre clairement les différents os des mammifères. Sa tête, petite par rapport au reste du corps, est typique des baleines primitives : narines sur le haut du museau, dents de plusieurs sortes. De la terre à la mer, il aura donc fallu moins de 15 Ma pour passer de Pakicetus, mammifère terrestre, à Basilosaurus, mammifère marin. V. Notions d évolution et de sélection naturelle Charles Darwin expose dans «De l origine des espèces par voie de sélection naturelle ou la lutte pour l existence dans la nature», paru en 1859, deux théories. La première consiste à dire que tous les êtres vivants actuels sont issus d ancêtres ayant subi des transformations d une génération à l autre. Toutes les espèces actuelles ont des liens de parenté, plus ou moins éloignés selon la position dans le passé de leur ancêtre commun. C est le principe d évolution qui dirige l apparition et le développement des caractéristiques des espèces. La seconde théorie de Darwin explique le mécanisme de fonctionnement de l évolution : il s agit de la sélection naturelle. Elle s appuie sur deux observations : les différences existant entre les individus d une même population, et la lutte pour la survie des membres d une même population. La conclusion de ces deux observations est que seuls les individus les mieux adaptés à leur milieu vont survivre, laissant ainsi une progéniture plus nombreuse qui à son tour va lutter pour la survie, etc Il faut noter que la sélection naturelle ne crée pas les adaptations, mais favorise les individus présentant les caractères les plus adaptés qui apparaissent de manière aléatoire. Ainsi, des individus appartenant à une même espèce peuvent-ils évoluer séparément et donner naissance à deux espèces différentes. T é l. / a x. : 0 4 9 4 6 7 5 1 9 7 a s s o c - g u l l i v e r @ w a n a d o o. f r 3/5
VI. Le buissonnement L histoire de l évolution est constituée d exemples d une espèce ayant évolué et qui a ainsi donné naissance à plusieurs espèces, qui à leur tour ont engendré plusieurs nouvelles espèces, Certaines d entre elles s éteignent, d autres continuent d évoluer, d autres encore engendrent sur plusieurs millions d années de nouvelles classes (la classe des mammifères trouve son origine chez les reptiles du paléozoïque). L évolution est donc loin d être linéaire et s il fallait schématiser l évolution d une espèce jusqu à a, ce dessin ressemblerait plus à un buisson avec de nombreux points d interrogation et de nombreuses branches sans suite qu à une ligne droite L histoire de la baleine ne déroge pas à la règle. Pakicetus a été identifié comme un ancêtre possible, qui a peut-être donné naissance à plusieurs espèces, dont Ambulocetus, qui a lui-même évolué. Basilosaurus est l un de ses descendants, et fait lui-même partie de la famille qui est à l origine des Cétacés actuels. Ancêtre lointain : Espèce fossile A Exemple de buissonnement : les liens existants entre espèces fossiles et espèces fossiles / espèces actuelles sont en général très mal connus () En rouge, un chemin possible menant vers la baleine actuelle. L exercice proposé porte sur cette branche spécifique sans tenir compte du buissonnement. T é l. / a x. : 0 4 9 4 6 7 5 1 9 7 a s s o c - g u l l i v e r @ w a n a d o o. f r 4/5
Echelles des temps géologiques 250 Ma Cénozoïque récent - 1,8 Ma Pliocène 550 Ma - 6 Ma Crétacé Néogène Miocène Protérozoïque Mésozoïque 130 Ma Jurassique 200 Ma - 23 Ma Précambrien 2500 Ma Trias 250 Ma Permien 290 Ma Carbonifère Cénozoïque ancien - 37 Ma : Basilosaurus Oligocène - 34 Ma Supérieur Archéen Paléozoïque 350 Ma Dévonien 400 Ma Silurien 435 Ma - 49 Ma : Ambulocetus - 52 Ma : Pakicetus Paléogène Eocène Moyen Inférieur Ordovicien - 56 Ma 500 Ma Cambrien Paléocène 4600 Ma 550 Ma T é l. / a x. : 0 4 9 4 6 7 5 1 9 7 a s s o c - g u l l i v e r @ w a n a d o o. f r 5/5