Une nouvelle recherche de Princeton montre que les requins mégadents préhistoriques – les in addition gros requins qui aient jamais vécu – étaient des prédateurs au sommet au in addition haut niveau jamais mesuré.
Les requins mégadents tirent leur nom de leurs dents massives, qui peuvent chacune être additionally grosses qu’une most important humaine. Le groupe comprend Megalodon, le plus grand requin qui ait jamais vécu, ainsi que plusieurs espèces apparentées.
Alors que les requins d’un variety ou d’un autre existaient bien avant les dinosaures – depuis plus de 400 thousands and thousands d’années – ces requins à mégadents ont évolué après l’extinction des dinosaures et ont régné sur les mers jusqu’à il y a seulement 3 tens of millions d’années.
« Nous avons l’habitude de considérer les plus grandes espèces – les baleines bleues, les requins baleines, même les éléphants et les diplodocus – comme des filtreurs ou des herbivores, et non des prédateurs », a déclaré Emma Kast, doctorante en 2019. diplômé en géosciences qui est le premier auteur d’une nouvelle étude dans le numéro actuel de Science Advances. « Mais Megalodon et les autres requins mégadents étaient vraiment d’énormes carnivores qui mangeaient d’autres prédateurs, et Meg s’est éteint il y a seulement quelques millions d’années. »
Son conseiller Danny Sigman, professeur Dusenbury de sciences géologiques et géophysiques à Princeton, a ajouté : « Si Megalodon existait dans l’océan moderne, cela changerait complètement l’interaction des humains avec l’environnement marin. »
Une équipe de chercheurs de Princeton a maintenant découvert des preuves claires que Megalodon et certains de ses ancêtres étaient au as well as haut échelon de la chaîne alimentaire préhistorique – ce que les scientifiques appellent le « niveau trophique » le as well as élevé. En effet, leur signature trophique est si élevée qu’ils ont dû manger d’autres prédateurs et prédateurs de prédateurs dans un réseau trophique compliqué, affirment les chercheurs.
« Les réseaux trophiques océaniques ont tendance à être furthermore longs que la chaîne alimentaire herbe-cerf-loup des animaux terrestres, motor vehicle vous commencez avec de si petits organismes », a déclaré Kast, maintenant à l’Université de Cambridge, qui a écrit la première itération de cette recherche comme un chapitre de sa thèse. « Pour atteindre les niveaux trophiques que nous mesurons chez ces requins mégadents, nous n’avons pas seulement besoin d’ajouter un niveau trophique – un prédateur au sommet de la chaîne alimentaire maritime – nous devons en ajouter plusieurs au sommet de la chaîne alimentaire moderne. réseau trophique marin. »
Le mégalodon a été estimé de manière prudente à 15 mètres de extended – 50 pieds – tandis que les grands requins blancs modernes dépassent généralement approximativement cinq mètres (15 pieds).
Pour parvenir à leurs conclusions sur le réseau trophique marin préhistorique, Kast, Sigman et leurs collègues ont utilisé une nouvelle approach pour mesurer les isotopes d’azote dans les dents des requins. Les écologistes savent depuis longtemps que moreover un organisme contient d’azote-15, moreover son niveau trophique est élevé, mais les scientifiques n’ont jamais été en mesure de mesurer les infimes quantités d’azote conservées dans la couche d’émail des dents de ces prédateurs disparus.
« Nous avons une série de dents de requin de différentes périodes, et nous avons pu retracer leur niveau trophique par rapport à leur taille », a déclaré Zixuan (Crystal) Rao, étudiant diplômé du groupe de recherche de Sigman et co-auteur de l’article actuel..
Une façon de rentrer un niveau trophique supplémentaire ou deux est le cannibalisme, et plusieurs éléments de preuve le montrent à la fois chez les requins mégadents et d’autres prédateurs marins préhistoriques.
La machine à remonter le temps à l’azote
Sans device à voyager dans le temps, il n’y a pas de moyen facile de recréer les réseaux trophiques de créatures disparues très peu d’os ont survécu avec des marques de dents qui disent: « J’ai été mâché par un énorme requin. »
Heureusement, Sigman et son équipe ont passé des décennies à développer d’autres méthodes, basées sur la connaissance que les niveaux d’isotopes d’azote dans les cellules d’une créature révèlent si elle se trouve au sommet, au milieu ou au bas d’une chaîne alimentaire.
« Toute la path de mon équipe de recherche est de rechercher de la matière organique chimiquement fraîche, mais physiquement protégée, y compris l’azote, dans des organismes d’un passé géologique lointain », a déclaré Sigman.
Quelques plantes, algues et autres espèces au bas du réseau trophique ont maîtrisé le talent de transformer l’azote de l’air ou de l’eau en azote dans leurs tissus. Les organismes qui les mangent incorporent ensuite cet azote dans leur propre corps et, surtout, ils excrètent préférentiellement (parfois through l’urine) as well as d’isotope as well as léger de l’azote, N-14, que son cousin additionally lourd, N-15.
En d’autres termes, le N-15 s’accumule, par rapport au N-14, à mesure que vous montez dans la chaîne alimentaire.
D’autres chercheurs ont utilisé cette approche sur des créatures d’un passé récent – les 10 à 15 000 dernières années – mais jusqu’à présent, il ne restait pas assez d’azote chez les animaux plus âgés pour être mesuré.
Pourquoi? Les tissus mous comme les muscle mass et la peau ne sont presque jamais préservés. Pour compliquer les choses, les requins n’ont pas d’os, leur squelette est fait de cartilage.
Mais les requins ont un billet en or dans les archives fossiles : les dents. Les dents sont moreover facilement préservées que les os car or truck elles sont recouvertes d’émail, un matériau dur comme la pierre qui est pratiquement insensible à la plupart des bactéries en décomposition.
« Les dents sont conçues pour être chimiquement et physiquement résistantes afin qu’elles puissent survivre dans l’environnement très réactif chimiquement de la bouche et briser les aliments qui peuvent avoir des functions dures », a expliqué Sigman. Et en moreover, les requins ne se limitent pas à la trentaine de blancs nacrés que possèdent les humains. Ils grandissent et perdent constamment des dents – les requins de sable modernes perdent une dent chaque jour de leurs décennies de vie, en moyenne – ce qui signifie que chaque requin produit des milliers de dents au cours de sa vie.
« Lorsque vous regardez dans les archives géologiques, l’un des sorts de fossiles les moreover abondants sont les dents de requin », a déclaré Sigman. « Et dans les dents, il y a une infime quantité de matière organique qui a été utilisée pour construire l’émail des dents – et qui est maintenant piégée dans cet émail. »
Étant donné que les dents de requin sont si abondantes et si bien conservées, les signatures d’azote dans l’émail fournissent un moyen de mesurer l’état du réseau trophique, que la dent soit tombée de la bouche d’un requin il y a des hundreds of thousands d’années ou hier.
Même la moreover grande dent n’a qu’une mince enveloppe d’émail, dont le composant azoté n’est qu’une infime trace. Mais l’équipe de Sigman a développé des tactics de as well as en as well as raffinées pour extraire et mesurer ces rapports isotopiques d’azote, et avec un peu d’aide de forets de dentiste, de produits chimiques de nettoyage et de microbes qui convertissent finalement l’azote de l’émail en oxyde nitreux, ils sont maintenant capable de mesurer avec précision le rapport N15-N14 dans ces dents anciennes.
« Nous sommes un peu comme une brasserie », a-t-il déclaré. « Nous cultivons des microbes et leur donnons nos échantillons. Ils produisent du protoxyde d’azote pour nous, puis nous analysons le protoxyde d’azote qu’ils ont produit. »
L’analyse nécessite un système de préparation d’oxyde nitreux automatisé et personnalisé qui extrait, purifie, concentre et livre le gaz à un spectromètre de masse à rapport isotopique secure spécialisé.
« Cela a été une quête de plusieurs décennies sur laquelle j’ai participé, pour développer une méthode de foundation pour mesurer ces traces d’azote », a déclaré Sigman. De microfossiles dans les sédiments, ils sont passés à d’autres styles de fossiles, comme les coraux, les arêtes d’oreille de poisson et les dents de requin. « Ensuite, nous et nos collaborateurs appliquons cela aux dents de mammifères et aux dents de dinosaures. »
Une plongée dans la littérature pendant le confinement
Au début de la pandémie, alors que ses amis préparaient des entrées au levain et se gavent de Netflix, Kast a parcouru la littérature écologique pour rechercher des mesures des isotopes de l’azote des animaux marins modernes.
« L’une des choses intéressantes qu’Emma a faites a été de creuser dans la littérature – toutes les données qui ont été publiées au fil des décennies – et de les relier aux archives fossiles », a déclaré Michael (Mick) Griffiths, paléoclimatologue et géochimiste chez William Patterson. Université et co-auteur de l’article.
Alors que Kast était en quarantaine chez elle, elle a minutieusement constitué un document avec moreover de 20 000 mammifères marins et moreover de 5 000 requins. Elle veut aller beaucoup moreover loin. « Notre outil a le potentiel de décoder les anciens réseaux trophiques ce dont nous avons besoin maintenant, ce sont des échantillons », a déclaré Kast. « J’aimerais trouver un musée ou d’autres archives avec un instantané d’un écosystème – une selection de différents kinds de fossiles d’une époque et d’un lieu, des forams près de la foundation même du réseau trophique aux otolithes – l’oreille interne os – de différents kinds de poissons, aux dents de mammifères marins, ainsi qu’aux dents de requin. Nous pourrions faire la même analyse des isotopes de l’azote et reconstituer toute l’histoire d’un ancien écosystème. »
En furthermore de la recherche documentaire, leur foundation de données comprend leurs propres échantillons de dents de requin. Le co-auteur Kenshu Shimada de l’Université DePaul s’est connecté avec les aquariums et les musées, tandis que les co-auteurs Martin Becker de l’Université William Patterson et Harry Maisch de l’Université Florida Gulf Coastline ont recueilli des spécimens de mégadents sur le fond marin.
« C’est vraiment dangereux Harry est un maître de plongée, et vous devez vraiment être un professional pour les obtenir », a déclaré Griffiths. « Vous pouvez trouver de petites dents de requin sur la plage, mais pour obtenir les échantillons les mieux conservés, vous devez descendre au fond de l’océan. Marty et Harry ont collecté des dents de partout. »
