L’étude des empreintes de pas

On dit que les empreintes de pas renseignent plus sur un dinosaure que son squelette. En effet, ce sont des traces de l’animal vivant et de déplaçant, alors que le squelette n’est qu’une carcasse. Les empreintes de pas de n’importe quel animal donnent des informations sur sa taille, sa façon de se tenir, de courir ou de marcher. En comparant empreintes et squelettes, les scientifiques peuvent obtenir une image plus nette des dinosaures. Une piste révèle davantage sur leur comportement et donne même une idée de leur vitesse.

Les plus grandes empreintes de pas sont celles sont celles d’Apatosaurus. Elles peuvent mesurer plus de 1 mètre de long et 0,70 m de large.

Une unique ligne d’empreintes fait plutôt penser à un dinosaure seul, plusieurs pistes parallèles indiquant un troupeau. On découvre parfois des pistes mêlant petites et grandes empreintes d’une famille de dinosaures. Les pistes peuvent aussi révéler des dinosaures carnivores à la poursuite d’une proie.

Lorsqu’on analyse des pistes comme celle constituée d’empreintes d’Iguanodon, de nombreuses mesures sont prises. La longueur, la largeur de l’empreinte et la largeur de la voie renseignent sur la taille du dinosaure et sur sa posture. D’autres mesures - longueur d’allure (distance entre des empreintes successives), longueur de pas (distance entre des empreintes du même pied) et angle d’allure (angle entre les empreintes des deux pieds) - indiquent comment l’animal se déplaçait.

La taille d’un dinosaure est calculée d’après l’empreinte de son pas. La mesure clé est la hauteur de la hanche, en général estimée à quatre fois la longueur du pied. En présence d’un ensemble d’empreintes, il est possible de dire si l’animal était bipède ou quadrupède, et de se faire une idée assez précise de sa taille et de sa forme, de sa posture et de sa façon de bouger. Iguanodon mesurait de 8 à 12 mètres de long et marchait probablement le corps à l’horizontale.

Si les dinosaures avaient ressemblé aux reptiles actuels, leurs membres auraient été ancrés sur les côtés du corps, coudes et genoux pliés à angle droit : c’est la station rampante. On pourrait aussi les imaginer marchant en position semi-rampante, coudes et genoux fléchis comme les crocodiles. Cependant, les empreintes de pas fossiles sont trop rapprochées pour suggérer l’une ou l’autre de ces positions. Elles indiquent que les dinosaures avaient une station dressée, comme les mammifères actuels, avec des pattes verticales insérées juste sous le corps pour en supporter le poids. La station debout fut essentielle pour la survie des dinosaures : elle leur procurait une rapidité et une agilité certaines sur le sol. Ils pouvaient être plus actifs pour chercher de la nourriture par exemple.

Dougal Dixon et John Malam

Empreintes d’oiseaux et de dinosaures

Ils sont de si proches parents qu’on ne doit pas s’étonner que l’on confonde leurs traces. Les empreintes d’oiseaux peuvent être distinguées des traces de dinosaures par le plus grand étalement des doigts, environ 90° au lieu de 45°. Elles présentent souvent aussi la marque du quatrième orteil dirigé vers l’arrière. Chez les dinosaures, cet orteil est en général situé au-dessus du sol.

La vitesse des grands reptiles d’après l’étude des empreintes

On a essayé d’estimer, grâce à l’étude des pistes de dinosaures, la vitesse de ces grands reptiles. C’est un Britannique, Alexander Mac Neill, spécialiste de la biomécanique, qui a mis au point une formule mathématique permettant de calculer la vélocité des dinosaures. Cette formule, Mac Neill l’a trouvée dans les travaux de l’architecte naval William Froude. Le nombre Froude permet de caractériser la marche d’un navire ! Il est égal à v/v - gl, ou “v” est la vitesse de course, “g” est l’accélération de la pesanteur et “l “ la longueur des membres. Cela peut s’expliquer ainsi : deux vagues d’étrave à l’avant des navires ou deux animaux qui courent, ou deux systèmes soumis à la pesanteur sont semblables sur le plan dynamique quand leurs nombres de Froude sont égaux. Mac Neill a montré qu’il existait une relation mathématique entre le carré du nombre de Froude et la longueur de la foulée, la hauteur du membre au niveau du bassin... et la vitesse d’un dinosaure. Beaucoup de calculs permettent ainsi d’obtenir non pas la pointure du dinosaure ni l’âge du capitaine mais la vitesse estimée de celui-ci d’après l’étude des empreintes. Les conclusions de Mac Neill sont que tous les grands Sauropodes cheminaient lentement, à la vitesse d’un homme en train de marcher, soit à un mètre par seconde. A la course, ils devaient atteindre la vitesse des éléphants au galop.

Philippe Taquet

Des pattes bien ramenées sous le corps et la queue en l’air

Dès le début du XIXe siècle, la question s’est posée : comment se mouvaient les dinosaures ? Crapahutaient-ils comme leurs frères les reptiles, les pattes rejetées sur le côté du corps tels les crocodiles ou les lézards ? L’hypothèse fut écartée lorsque les premières empreintes de pas furent découvertes. On les croyait éphémères, nul n’espérait mettre un jour la main sur ces traces de pattes. Et pourtant de tous les âges et dans tous les coins du monde, des cheminements de dinosaures laissés dans des sols meubles, de la boue ou du sable, progressivement transformés en pierre, n’ont cessé d’apparaître. Et si d’emblée, le problème s’est posé d’identifier précisément l’auteur des traces, la grande majorité des empreintes a révélé aux paléontologues ébahis que les dinosaures se déplaçaient avec les pattes bien ramenée sous leur corps. Bipèdes ou quadrupèdes, ils ont tous tracé des lignes étroites à la façon des mammifères actuels et des gros oiseaux d’aujourd’hui.

En traînant leur queue derrière eux ? C’est ce que pensaient les paléontologues du XIXe... Mais un siècle plus tard, les traces de queue laissées sous la forme d’un sillon continu derrière les pattes étant rarissimes ont pense que leur appendice devait être tenu plus ou moins à l’horizontale; en tout cas en l’air, faisant le plus souvent office de balancier. Et cela est valable tant pour les bipèdes, qui devaient avoir le tronc à peu près à l’horizontale (comme le T. rex), que pour ceux qui marchaient à quatre pattes, dotés de muscles puissants pour soutenir leur queue (tel le Diplodocus)...

Dominique Leglu & Catherine Mallaval

 

On ne trouve pratiquement jamais des squelettes de dinosaures dans les lieux où se sont fossilisées les empreintes.

Etude et exploitation des traces

La découverte de traces de dinosaures est favorisée par un éclairage rasant du soleil; les rayons obliques augmentent l’importance des ombres portées sur le sol et accentuent le moindre petit relief ou la plus discrète des dépressions de la surface rocheuse. Il est alors beaucoup plus facile de découvrir les traces de tous les passages qui se sont produits sur un espace donné, alors qu’en pleine journée, lorque le soleil passe au zénith, les rayons verticaux font de beaucoup de dalles des surfaces éblouissantes sur lesquelles tout relief est écrasé.

Après la trouvailles d’empreintes de locomotion de vertébrés il faut dégager proprement la surface. Qui n’a pas d’expérience en ce domaine, peut endommager de façon définitive l’empreinte et en même temps supprimer des indices qu’il n’a pas remarqués, petits pas, traces de queue, rides de courant, terriers de vers, fines nervures d’ailes d’insectes, racines difficilement interprétables pour un non spécialiste. Par ailleurs, il faut toujours vérifier l’extension spatiale des pistes : le paléontologue a besoin de l’intégralité de la piste fossilisée pour en donner une bonne interprétation. Et puis, lorsque la dalle est grande, elle peut être très mince, fragile et craquelée, et il est alors vivement conseillé de ne pas la déplacer. Il vaut mieux mettre en place une protection in situ. Les paléontologues réaliseront alors avec précautions une prise d’empreinte en élastomère*, en ayant eu soin de siliconer la surface pour que le produit n’adhère pas. C’est à partir de ce moule, qui constitue une contre-empreinte en relief des empreintes en creux, qu’un moulage sera réalisé, en résine ou en plâtre dur, suivant la surface, la taille des empreintes, leur forme et leur profondeur.

L’étude commence sur le terrain : c’est là que les pistes apparaissent sous leur meilleur jour ! Un lever de la dalle fossilifère est généralement effectué en utilisant un carroyage de maille 10 cm. Toutes les empreintes et les pistes sont relevées sur papier gradué, et leur orientation est bien notée. Dans le cas d’une présence de figures sédimentaires (craquelures de sécheresse, traces de courant, rides de clapotis, etc.) d’autres fossiles (terriers de vers, crustacés, insectes, traces de racines, de branches, de troncs ou de feuilles, etc.) sont aussi replacés sur le plan, afin de contribuer à la reconstitution du paléoenvironnement. Le relevé général est ac-compagné d’un relevé individuel des empreintes au format identique sur support plastique transparent. Au laboratoire, on pourra ainsi travailler sur les relevés, complétés par l’observation des moulages des empreintes (plastotypes).

Il est nécessaire de posséder un ensemble de mesures, prises suivant des normes bien précises, indispensables pour qu’elles puissent éventuellement être reproduites par d’autres paléontologues, et prises de la même manière sur les différents types d’empreintes et de pistes. La forme, la taille des différentes parties des empreintes (pieds-mains), leur orientation par rapport à l’axe de l’empreinte et à l’axe de la piste, les caractéristiques de la piste comme sa largeur, et la position relative des pas, etc. sont autant d’éléments pris en compte. Ils contribuent à retrouver l’auteur des empreintes par référence aux éléments réunis en observant le déplacement de vertébrés vivants. Ces derniers, de différentes formes, ont des types de locomotion distincts : bipédie, quadrupédie, amble, pied et main à plat (plantigrade) ou non (digitigrade), etc. Les paléontologues ichnologues (c’est-à-dire spécialistes des traces) ont réalisé plus ou moins un référentiel actuel. D. Heyler et G. Gand, par exemple, montrent comment un triton et une salamandre laissent des empreintes différentes, le premier faisant traîner sa queue entre des couples pied-main se recouvrant partiellement, alors que la salamandre avance en ne posant pas la queue et en ne recouvrant jamais avec les pieds les traces de ses mains.

Ceci a été fait pour un grand nombre d’espèces d’amphibiens et de reptiles, crocodiles compris. Les rapports entre les angles et les proportions mesurées ont pu être mis en relations, sous forme d’indices mathématiques, qui expriment non seulement leur façon de se déplacer, mais aussi permettent d’estimer la taille et les proportions de leurs corps. Par ailleurs, en les faisant se déplacer sur des substrats de finesse, humidité, cohésion et plasticité différentes, les ichnologues ont montré que la forme et la profondeur des empreintes obtenues variaient. Ainsi, à un animal donné correspond une “famille” de formes, déformées en fonction de la nature du substrat. C’est pour cela que des études statistiques sont nécessaires aussi pour prendre en compte la variabilité des empreintes produites par le même animal.

Après avoir été caractérisées et décrites, les empreintes sont nommées, avec un nom d’ichnogenre et un nom d’ichnoespèce (Brontopus giganteus par exemple), nom en pus = pas ou podus = pied et en ichnium pour les nouvelles ichnoespèces, non appliqué pour les anciennes. Le binôme ainsi créé n’a pas pour ambition de désigner l’auteur de la trace, mais la trace elle-même. Ce sont les interprétations déduites des caractéristiques observées qui permettent d’émettre des hypothèses quant à l’identité de l’animal qui a laissé la trace. Ces interprétations se font en recherchant dans l’ensemble des terrains connus de la même époque les animaux définis par leurs squelettes. Parfois, sur un territoire donné, la présence d’un groupe n’est attestée que par les empreintes de pas !

En d’autres cas, les caractéristiques semblables d’empreintes de différentes tailles permettent de suivre le développement d’animaux appartenant à la même lignée. Enfin, une opération importante est la mise en collections publiques et le catalogage des dalles originales ou des moulages des ichnotypes, afin qu’ils soient conservés et protégés. En effet, en paléontologie comme en zoologie, lorsque l’on nomme une espèce, il est indispensable que la référence soit conservée pour être observable par toute la communauté scientifique à titre de comparaison, ainsi que par les générations futures, qui, avec les progrès des techniques et des connaissances, peuvent être amenées à réinterpréter plus efficacement lesdites espèces.

* Les élastomères silicones (dits parfois "caoutchoucs silicones") sont des produits de moulage synthétiques de type souple. Ils sont employés dans de nombreuses disciplines artistiques et non artistiques.

Jean-Claude Bousquet et Monique Vianey-Liaud

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