Un chœur d’insectes a résonné dans la forêt tropicale jurassique, et des scientifiques ont récemment mis au jour les traces de cette ancienne ambiance sonore. D’après une analyse d’ancêtres fossilisés de katydids, les notes que ces insectes produisaient en frottant leurs ailes peuvent être reproduites, selon une étude publiée le 25 août dans les Proceedings of the National Academy of Sciences.
« La plupart des fossiles nous renseignent sur l’anatomie — forme, taille, structure », explique Jun-Jie Gu, biologiste évolutif à l’Université agricole du Sichuan à Chengdu, en Chine. « Mais ces fossiles conservent quelque chose de bien plus éphémère : le son. »
Les roches contenant les restes de ces insectes anciens proviennent de Daohugou, en Chine. Ce paysage de collines et de prairies était une forêt chaude et humide, peuplée de fougères géantes et de conifères anciens, pendant la période jurassique, il y a entre 200 et 145 millions d’années. Il abritait une diversité impressionnante d’insectes, y compris des ensifères, un groupe qui comprend les katydids, les grillons et les grigs.
Les fossiles révèlent les structures des ailes utilisées pour produire des appels de parade nuptiale. « C’est comme le violon de la nature », déclare le biophysicien Fernando Montealegre-Zapata, de l’Université de Lincoln, en Angleterre. Une aile présente une rangée de dents microscopiques. Lorsque les ailes se ferment, un grattoir sur l’autre aile frappe les dents, produisant des vibrations amplifiées par le reste de l’aile. Cela forme ce que l’équipe appelle une syllabe, l’unité de base du son. La mélodie émerge lorsque les créatures ouvrent et ferment leurs ailes de manière rythmique.
Pour 20 fossiles représentant neuf espèces éteintes, l’équipe a simulé l’acoustique des ailes en se basant sur l’espacement des dents, la taille des ailes et la surface vibrante des ailes. Les chercheurs ont également utilisé un arbre généalogique évolutif pour déterminer la fréquence d’appel de chaque espèce. Ils ont vérifié leur processus en reproduisant les appels de katydids, grillons et grigs vivants à partir de photos des ailes de ces insectes. Cela a confirmé que les mes nécessaires pour déterminer les sons des animaux peuvent être obtenues à partir des images 2D des ailes issues de photos de fossiles.
La cadence de ces syllabes n’est pas claire à partir des fossiles. Ainsi, l’équipe s’est tournée vers les ensifères vivants, dont le répertoire est lié à la forme et à la taille du corps et varie avec la température. L’équipe a formé un modèle d’apprentissage automatique avec ces caractéristiques et a utilisé la température de la forêt tropicale jurassique pour simuler les appels d’insectes anciens. Le résultat a été un chœur d’appels d’ancêtres de katydids.
Le travail est « très excitant », déclare Roy Plotnick, paléobiologiste à l’Université de l’Illinois à Chicago, qui n’a pas participé à l’étude. L’équipe a réussi à montrer que chaque espèce avait un son distinctif, ou une fréquence caractéristique, qui pouvait être utilisée pour la reconnaissance des partenaires.
Des scans des oreilles de ces insectes anciens, situées sur leurs pattes avant, soutiennent l’idée que ces insectes entendaient ceux de leur propre espèce.
Les sons des insectes jurassiques sont clairs et musicaux, contrairement aux sons de bourdonnement ou de sifflement, qui contiennent de nombreuses fréquences. La source de ces tonalités musicales peut être difficile à identifier pour les prédateurs mammifères en raison de la physiologie de leurs oreilles. Ces tonalités uniques pourraient avoir aidé les créatures à rester relativement discrètes vis-à-vis des prédateurs tout en communiquant avec des partenaires potentiels.
Une des neuf espèces anciennes produisait des appels dans l’ultrason, au-dessus de la portée de l’audition humaine. Cette créature a évolué près de 100 millions d’années avant que les chauves-souris n’évoluent avec des oreilles adaptées aux fréquences ultrasonores.
Il reste encore beaucoup à apprendre sur le paysage sonore du jurassique et des périodes antérieures. Les chercheurs pourraient explorer d’autres fossiles à la recherche de parties d’insectes qui produisent du son par frottement.
« Nous pensons souvent que les fossiles sont des pierres silencieuses », conclut Gu. « Mais notre travail montre que nous pouvons réellement entendre ce que disaient des animaux vieux de 165 millions d’années. »
Source : Proceedings of the National Academy of Sciences
