Une éruption volcanique il y a 39 millions d’années a enterré une forêt au Pérou – maintenant les arbres pétrifiés révèlent l’histoire primitive de l’Amérique du Sud -Ecologie, science


Dans les collines à l’extérieur du petit village de Sexi, Pérou, une forêt fossile détient des secrets sur le passé de l’Amérique du Sud il y a des millions d’années.

Lorsque nous avons visité pour la première fois ces arbres pétrifiés il y a plus de 20 ans, on ne savait pas grand-chose de leur âge ou de la façon dont ils ont été préservés. Nous avons commencé par datation des rochers et étudier les processus volcaniques qui ont préservé les fossiles. À partir de là, nous avons commencé à reconstituer l’histoire de la forêt, à partir du jour où il y a 39 millions d’années, lorsqu’un volcan est entré en éruption dans le nord du Pérou.

Des cendres ont plu sur la forêt ce jour-là, arrachant les feuilles des arbres. Ensuite, des flux de matériaux cendrés se sont déplacés, brisant les arbres et les transportant comme des bûches dans une rivière jusqu’à la zone où ils ont été enterrés et préservés. Des millions d’années plus tard, après la rose des Andes des temps modernes et emportaient les fossiles avec eux, les roches ont été exposées aux forces de l’érosion, et les bois et les feuilles fossiles ont de nouveau vu la lumière du jour.

Cette forêt pétrifiée, El Bosque Perificado Piedra Chamana, est
la première forêt fossile des tropiques d’Amérique du Sud à être étudiée en détail. ça aide paléontologues comme nous comprendre l’histoire des forêts mégadiverses des tropiques du Nouveau Monde et les climats et environnements passés de l’Amérique du Sud.

En examinant de fines tranches de bois pétrifié au microscope, nous avons pu cartographier le mélange d’arbres qui ont prospéré ici bien avant l’existence de l’homme.

Les illustrations d'un artiste de chacune des variétés d'arbres les plus courantes trouvées, ainsi que des coupes transversales du bois fossile vues au microscope
La clé d’arbre de Sexi, Pérou, avec des coupes transversales du bois.
Mariah Slovacek/Service des parcs nationaux, CC BY-ND

Bois pétrifié au microscope

Pour déterminer les types d’arbres qui poussaient dans la forêt avant l’éruption, nous avions besoin de minces échantillons de bois pétrifié pouvant être étudiés au microscope. Ce n’était pas si facile en raison du volume et de la diversité du bois fossile sur le site.

Nous avons essayé d’échantillonner la diversité des bois en nous appuyant sur des caractéristiques qui pouvaient être observées à l’œil nu ou avec de petits microscopes à main, des choses comme la disposition et la largeur des les navires qui transportent l’eau vers le haut à l’intérieur de l’arbre ou la présence de cernes. Ensuite, nous avons découpé de petits blocs dans les spécimens, et à partir de ceux-ci, nous avons pu préparer des lames minces pétrographiques en trois plans. Chaque plan nous donne une vision différente de l’anatomie de l’arbre. Ils nous permettent de voir de nombreuses caractéristiques détaillées relatives aux vaisseaux, aux fibres du bois et à la composante des tissus vivants du bois.

Trois coupes agrandies d'un arbre fossile
Les sections minces de bois identifiées comme Cynomètre, un arbre de la famille des légumineuses. Les vaisseaux de la section transversale ont environ un dixième de millimètre de large. Les deux sections de droite montrent les détails de la structure en bois à un grossissement plus élevé.
Woodcock et al. 2017, CC BY-ND

Sur la base de ces caractéristiques, nous avons pu consulter des études antérieures et utiliser des informations dans bases de données bois pour savoir quels types d’arbres étaient présents.

Indices dans les bois et les feuilles

Beaucoup d’arbres fossiles ont des parents proches dans les forêts tropicales des basses terres actuelles d’Amérique du Sud.

L’un a des traits typiques des lianes, qui sont des lianes ligneuses. D’autres semblent avoir été de grands arbres de la canopée, y compris des parents de Ceiba. Nous avons également trouvé des arbres bien connus dans les forêts d’Amérique du Sud comme Hura, ou arbre bac à sable ; Anacarde, un type d’anacardier ; et Ochrome, ou balsa. Le plus grand spécimen du site de Sexi – un tronc fossile d’environ 2,5 pieds (75 cm) de diamètre – a des caractéristiques comme celles de Cynomètre, un arbre de la famille des légumineuses.

La découverte d’une mangrove, Avicennie, était une preuve supplémentaire que la forêt poussait à basse altitude près de la mer avant la montée des Andes.

Les feuilles fossiles que nous avons trouvées ont fourni un autre indice sur le passé. Tous avaient des bords lisses, plutôt que des bords dentés ou des lobes qui sont plus courants dans les climats plus frais des latitudes moyennes à élevées, indiquant que la forêt a connu des conditions assez chaudes. Nous savons que la forêt poussait à une époque du passé géologique où la Terre était beaucoup plus chaud qu’aujourd’hui.

Feuilles fossilisées avec des détails clairs.
Ces fossiles de feuilles appartenaient à un type de mangrove, ce qui indique que la forêt était à l’origine près de la mer.
Service des parcs nationaux, CC BY-ND

Bien qu’il existe de nombreuses similitudes entre la forêt pétrifiée et les forêts amazoniennes actuelles, certains des arbres fossiles ont des caractéristiques anatomiques inhabituelles dans les tropiques d’Amérique du Sud. L’un est une espèce de Diptérocarpacées, un groupe qui a un seul autre représentant en Amérique du Sud mais c’est courant aujourd’hui dans les forêts tropicales d’Asie du Sud.

Un artiste donne vie à la forêt

Notre concept de ce à quoi ressemblait cette forêt ancienne s’est élargi lorsque nous avons eu l’occasion de collaborer avec un artiste à Monument national des gisements de Florissant au Colorado pour reconstituer la forêt et le paysage. D’autres endroits avec des arbres fossiles incluent Florissant, qui a des souches géantes de séquoia pétrifié, et Parc national de la forêt pétrifiée en Arizona.

En collaboration avec l’artiste, Mariah Slovacek, qui est aussi paléontologue, nous a fait réfléchir de manière critique sur beaucoup de choses : à quoi aurait ressemblé la forêt ? Les arbres étaient-ils à feuilles persistantes ou à feuilles caduques? Lesquelles étaient grandes et lesquelles étaient plus courtes ? A quoi auraient-ils ressemblé en fleurs ou en fruits ?

Nous savions d’après notre enquête que de nombreux arbres fossiles avaient probablement poussé au bord d’un cours d’eau ou dans une forêt inondée, mais qu’en est-il de la végétation qui repousse des cours d’eau sur les hauteurs ? Les collines auraient-elles été boisées ou auraient-elles supporté une végétation plus sèche ? Mariah a fait des recherches sur les parents actuels des arbres que nous avons identifiés pour trouver des indices sur leur apparence, comme la forme et la couleur de leurs fleurs ou de leurs fruits.

Un grand journal pétrifié sur un terrain dégagé avec des collines escarpées en arrière-plan
Une grosse bûche pétrifiée près de Sexi, au Pérou.
Service des parcs nationaux, CC BY-ND

Aucun fossile de mammifères, d’oiseaux ou de reptiles de la même période n’a été trouvé sur le site de Sexi, mais l’ancienne forêt aurait certainement supporté une diversité d’animaux sauvages. Les oiseaux s’étaient diversifiés à cette époque et les reptiles de la famille des crocodiles avaient longtemps nagé dans les mers tropicales.

Des découvertes paléontologiques récentes ont révélé que deux groupes importants d’animaux – singes et rongeurs caviomorphes, qui comprennent des cobayes – étaient arrivés sur le continent à peu près au moment où la forêt fossile se développait.

Avec cette information, Mariah a pu peupler l’ancienne forêt. Le résultat est une forêt luxuriante au bord de l’eau composée de grands arbres à fleurs et de vignes ligneuses. Des oiseaux volent dans les airs et un crocodile éclabousse juste au large. Vous pouvez presque imaginer que vous étiez là dans le monde d’il y a 39 millions d’années.

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