Les archives fossiles regorgent de restes fossilisés d’ammonoïdes à carapace spiralée, dont les formes rappellent les cornes de bélier. Mais il existait un autre type d’ammonoïde à coquilles longues, droites et non enroulées, appelées orthocônes, qui a particulièrement prospéré au début du Paléozoïque. Des reconstructions antérieures ont représenté ces créatures comme des nageurs horizontaux, similaires aux calmars d’aujourd’hui.

Mais une nouvelle enquête qui impliquait de déposer des modèles imprimés en 3D dans des réservoirs d’eau révèle que la plupart des espèces d’orthocônes n’auraient pas pu bien nager horizontalement. Au lieu de cela, les créatures menaient probablement un mode de vie orienté verticalement, se déplaçant tranquillement de haut en bas dans la colonne d’eau pour chasser et exécutant parfois des esquives rapides vers le haut au besoin pour éviter les prédateurs, selon un article récent publié dans la revue PeerJ.

Les co-auteurs David Peterman et Kathleen Ritterbush sont paléontologues à l’Université de l’Utah. Ils ont précédemment développé des modèles numériques d’ammonoïdes avec des coquilles enroulées pour étudier l’évolution et le mode de vie de ces créatures. Cette fois, ils ont tourné leur attention vers une espèce de céphalopodes orthocônes (Baculites compressées) qui a vécu au Crétacé. Les auteurs ont émis l’hypothèse qu’il doit y avoir un certain avantage adaptatif à avoir une coquille droite, puisque la coquille en spirale des ammonoïdes orthoconiques a évolué plusieurs fois dans différentes lignées trouvées dans les archives fossiles.

Il existe des centaines de genres d’orthocônes. On sait peu de choses sur leurs caractéristiques de corps mou, mais des études antérieures ont conclu que leur masse aurait été distribuée vers l’avant de la chambre du corps. On sait également que les premiers céphalopodes ont expulsé des jets d’eau de la cavité de leur manteau pour se déplacer dans l’eau. Ils avaient des gisements minéraux qui ont pu servir de contrepoids, influençant ainsi d’une manière ou d’une autre l’hydrostatique des créatures. « Ils étaient des composants majeurs des écosystèmes marins, mais nous en savons très peu sur leurs capacités de nage », a déclaré Peterman.

Peterman et Ritterbush ont postulé qu’il aurait été difficile pour de telles créatures de nager horizontalement, les limitant à vivre une vie orientée verticalement. Pour tester cette hypothèse, les paléontologues ont construit quatre modèles hydrostatiques imprimés en 3D d’orthocônes préhistoriques, en s’appuyant sur des scans 3D de fossiles pour éclairer leur conception. Les modèles de deux pieds de long avaient tous les mêmes centres de flottabilité, puisque les volumes externes étaient les mêmes, mais leurs centres de masse et contrepoids en bismuth étaient différents afin d’explorer les équilibres des tissus mous et des vides remplis d’air que l’orthocône aurait probablement maintenu dans la vie.

Quatre passages expérimentaux ont été effectués dans l’extrémité la plus profonde du soi-disant «lagon cramoisi», la piscine de 50 mètres de l’Université de l’Utah. L’équipe a tenu les modèles avec des pinces extensibles, puis les a relâchés dans l’eau. Les chercheurs ont installé une caméra sous-marine pour enregistrer les mouvements des modèles lorsqu’ils se déplaçaient dans l’eau. Une fois libérés, les modèles se sont principalement déplacés dans des directions verticales, à l’exception d’un léger décalage dans la direction horizontale en raison des faibles courants créés lorsque les chercheurs ont retiré le mécanisme de libération.

Peterman et Ritterbush ont tous deux été surpris de la stabilité de tous les modèles lorsqu’il s’agissait de maintenir une orientation verticale. « Toute rotation en dehors de leur orientation verticale rencontre un fort moment de restauration, de sorte que de nombreuses espèces d’orthocônes vivants étaient probablement incapables de modifier leurs propres orientations », a déclaré Peterman. « De plus, la source de poussée du jet est située si bas que, lors du mouvement latéral, beaucoup d’énergie serait perdue en raison du basculement. »

Les auteurs ont découvert que les céphalopodes pouvaient descendre lentement dans la colonne d’eau. « Cette condition aurait permis un mouvement et une alimentation à faible énergie pour les migrants verticaux, tout en offrant des vitesses appropriées pour bondir sur [slower] benthique d’en haut », ont-ils écrit. De plus, les orthocônes ont peut-être pu se soulever assez rapidement à certains moments, culminant à 1,2 m/s, ou 2,1 longueurs de corps par seconde.

Les auteurs pensent que la poussée ascendante occasionnelle à grande vitesse aurait pu aider ces animaux par ailleurs à faible énergie à échapper aux prédateurs. sur les orthocônes. Pour échapper avec succès à la plupart des prédateurs (comme les baleines ou les crocodiles, par exemple), un orthocône devrait attendre le dernier moment possible pour exécuter une poussée vers le haut. Sinon, le prédateur attaquant pourrait facilement ajuster sa trajectoire à temps pour capturer l’orthocône. (L’analyse des chercheurs n’a pas pris en compte les attaques répétées d’un prédateur.)

Pour les prédateurs à la fois rapides et maniables, comme les dauphins et certains requins d’aujourd’hui, même l’esquive vers le haut serait probablement insuffisante. Dans de tels cas, « il était peut-être plus avantageux pour un céphalopode orthoconique de se cacher dans sa coquille plutôt que de tenter de s’échapper verticalement », ont-ils écrit. « Par conséquent, s’échapper verticalement de grands prédateurs qui marquent une mort certaine est probablement un dernier recours pour les céphalopodes orthoconiques. »

L’équipe de l’Utah a également mené des expériences similaires dans des réservoirs d’eau avec des modèles imprimés en 3D de petits céphalopodes appelés torticones, qui ont de longues coquilles en forme de tire-bouchon. Ces créatures menaient probablement aussi des vies orientées verticalement, bien que les expériences aient révélé que ces coquilles de tire-bouchon leur permettaient d’être des « maîtres de la rotation », selon Peterman. Cette idée contredit une hypothèse antérieure selon laquelle les torticons rampaient le long du fond de l’océan, un peu comme les mollusques modernes.

Selon Peterman, même l’acte de respirer (alias « ventilation des branchies ») aurait été suffisant pour démarrer une rotation douce dans un torticone. Les modèles en torticone tourneraient dans un sens en montant et dans l’autre en descendant. Les auteurs suggèrent qu’une descente en rotation douce aurait aidé les animaux à se nourrir de plancton et d’organismes similaires.

« Ces expériences transforment notre compréhension des écosystèmes anciens », a déclaré Peterman. « Plutôt que de ramper le long du fond marin comme des escargots, ou de nager rapidement comme des calmars modernes, ces animaux adoptaient des modes de vie plutôt uniques. Ces expériences affinent notre compréhension de ces animaux en peignant une image de paysages marins anciens parsemés de céphalopodes hélicoïdaux et d’orthocônes orientés verticalement. « 

DOI : PeerJ, 2021. 10.7717/peerj.11797 (À propos des DOI).