Thermophysiologies des reptiles marins mésozoïques révélées par la composition isotopique de l'oxygène des tissus phosphatés
Résumé
There are currently about a hundred species of marine reptiles (snakes, turtles, crocodile and Galapagos iguana). With the exception of some turtles, all of these organisms live in the intertropical zones where they absorb heat from their environment in order to increase their body temperature, mainly through behavioral regulation. During the Mesozoic (from -252 to -66 Million years), the specific diversity of marine reptiles was at least five times greater than today, with taxa such as Ichthyosauria, Plesiosauria, Mosasauroidea but also Crocodylomorpha and Testudinata (turtles). Fossil remains of Plesiosauria and Ichthyosauria were found in strata deposited at low to subpolar paleolatitudes, suggesting they had a thermophysiology allowing them to live in cold waters. In addition, histological studies of long bone sections of Ichthyosauria, Plesiosauria and Crocodylomorpha have revealed rapid rates of bone growth followed by strong remodeling suggesting high metabolism. To study the thermophysiology of marine reptiles of the Mesozoic from another perspective, the isotopic oxygen composition of the hydroxyapatite constituting dental enamel and bone has been analyzed in order to estimate the body temperatures of these organisms. These temperatures have then been compared to those of poikilothermic ectotherms (Chondrichthyes and Osteichthyes) found in the same deposits. Body temperature estimates indicate that Ichthyosauria and Plesiosauria had high and constant temperatures, in contrast to those of Metriorhynchidae and Mosasauroidea that appeared to vary with those of their living environment. Consequently, Ichthyosauria and Plesiosauria were supposed to be homeothermic endotherms while Metriorhynchidae and Mosasauroidea were poikilothermic endotherms. Teleosauridae seem to have an ectothermic thermophysiology coupled with a behavioral regulation linked to their semi-aquatic ecology. The presence of endothermy involving temperature independence from the environment probably conferred a significant adaptative advantage for these organisms to colonize high-latitude environments and to survive cooling episodes of the Mesozoic.
On dénombre actuellement une centaine d'espèces de reptiles marins (serpents, tortues, crocodile et iguane des Galapagos). Excepté certaines tortues, l'ensemble de ces organismes est inféodé aux zones intertropicales au sein desquelles ils puisent la chaleur de leur environnement afin d'augmenter leur température corporelle, principalement par modifications comportementales. Durant le Mésozoïque (de-252 à-66 Millions d'an-nées, Ma), la diversité spécifique des reptiles marins était au moins cinq fois plus importante qu'aujourd'hui, avec notamment des Ichthyosauria, des Plesiosauria, des Mosasauroidea mais aussi des Crocodylomorpha et des Testudinata (tortues). Des restes de Plesiosauria et d'Ichthyosauria ont été retrouvés des basses latitudes jusqu'aux latitudes subpolaires, ce qui suggère que ces organismes possédaient une thermophysiologie leur permettant de vivre dans des eaux froides. De plus, les études histologiques d'os longs d'Ichthyosauria, de Ple-siosauria et de Crocodylomorpha ont montré une vitesse de croissance osseuse rapide suivie d'un remodelage suggérant un métabolisme élevé. Pour aborder la thermophysiologie des reptiles marins du Mésozoïque sous un autre angle, la composition isotopique de l'oxygène de l'hydroxyapatite composant l'émail dentaire et l'os a été analysée afin d'estimer les températures corporelles de ces organismes. Celles-ci ont ensuite été comparées à celles d'organismes ectothermes poïkilothermes (Chondrichthyes et Osteichthyes) retrouvés dans les mêmes gisements. Les estimations de températures corporelles indiquent que les Ichthyosauria et les Plesiosauria possédaient des températures corporelles élevées et constantes contrairement aux Metriorhynchidae et aux Mosasauroidea dont la température corporelle semblait varier avec celle de leur milieu de vie. Par conséquent, les Ichthyosauria et les Plesiosauria semblent avoir été des animaux endothermes homéothermes alors que les Metriorhynchidae et les Mosasauroidea auraient été endothermes poïkilothermes. Les Teleosauridae, quant à eux, semblent avoir une thermophysiologie d'ectotherme couplée à une régulation comportementale en lien avec leur écologie semi-aquatique. La présence d'endothermie impliquant une thermo-indépendance vis-à-vis du milieu a probablement conféré un avantage adaptatif aux reptiles marins leur ayant permis de coloniser les environnements de hautes latitudes et survivre aux événements froids du Mésozoïque.