Le temps est d'une profondeur insondable. Les géoscientifiques tentent de l'appréhender en le découpant en « périodes ». Dans cette série, nous avons déjà traversé le Cambrien, l'Ordovicien, le Silurien, le Dévonien et le Carbonifère. Au sein de ces périodes, géologues et paléontologues effectuent un travail plus fin : définir des « époques », comme le Dévonien supérieur, et des « étages », comme le Famennien. Mais ils savent aussi prendre de la hauteur et regrouper les périodes en se demandant : quel est leur plus grand dénominateur commun ? Ce sont les « ères », qui s'étendent sur des dizaines à des centaines de millions d'années. Aux frontières des ères se trouvent de grands points de basculement géologique, et ils s'accompagnent presque toujours d'une extinction de masse.

Dans ce quatrième épisode de Planète Belgique, nous sommes parvenus à la fin d'une telle « ère » ou « grand temps géologique » : le Paléozoïque. Littéralement : le temps de la vie ancienne. Nous entrons dans le Mésozoïque, l'ère de la vie intermédiaire. De nouveaux acteurs sont apparus sur la scène, et ils vont dominer cette ère : les reptiles. Pensez aux dinosaures, aux mosasaures et aux ptérosaures. Sur terre, en mer et dans les airs, respectivement, ils s'imposent comme incontournables.

Mais leur hégémonie ne s'est pas construite du jour au lendemain. Pour le comprendre, il faut remonter à deux P : le Permien et la Pangée. 

La Pangée était l'immense continent qui s'est formé à la transition du Carbonifère vers le Permien, il y a environ 300 millions d'années. Ce fut une énorme collision : le supercontinent Gondwana (l'Afrique, l'Amérique du Sud, l'Antarctique et l'Australie) heurtant son homologue septentrional, la Laurussia (l'Amérique du Nord et l'Europe). Bang ! Même si les masses continentales entrent en collision au ralenti, centimètre par centimètre, sur des dizaines de millions d'années. Avec la Pangée, toutes les masses terrestres se trouvaient réunies, entourées d'un seul océan, la Panthalassa. Notez-le : la prochaine fois que le monde entier se retrouvera ainsi rassemblé, ce sera dans environ 250 millions d'années.

À la zone de collision entre Gondwana et Laurussia, pratiquement à l'équateur, surgit une longue chaîne de montagnes. Elle s'étendait des Appalaches, en passant par plusieurs massifs européens bien connus (le Massif central, les Vosges, l'Eifel, le Harz…), jusqu'à l'Oural. C'est la chaîne varisque. Dans nos régions, les Ardennes s'élevèrent très haut (bien plus que les douces ondulations qu'elles sont aujourd'hui), tandis que la Flandre resta relativement épargnée.

Tout le monde réuni, c'est convivial, mais cela a aussi des conséquences, surtout pour les régions qui ne bordent plus un océan, comme la nôtre. Les nuages déversent leurs pluies davantage près des marges continentales, si bien que l'immense intérieur de la Pangée s'assèche. Et les Ardennes ainsi que les autres chaînes au sud de chez nous bloquent l'air humide venu de l'océan. Nos forêts marécageuses et luxuriantes du Carbonifère, peuplées de lépidodendrées géantes (épisode 3), se transforment en désert de dunes de sable. Qui aurait cru que notre pays pluvieux fut un jour un Sahara ?

Un autre nom, plus ancien, de la Pangée est le « Nouveau Continent Rouge », par analogie avec l'« Ancien Continent Rouge » du Dévonien inférieur (épisode 2). La couleur rouge provient de l'oxydation des minéraux de fer dans le sable. Sur mon bureau repose un grès rose pâle d’une carrière de Vielsalm. On y trouve des roches très anciennes exposées au climat extrêmement chaud du Permien.

J’avais ramassé la pierre lors d’une excursion car je la trouvais belle. Maintenant, je réalise aujourd'hui à quel point elle est exceptionnelle, car du Permien (de 299 à 252 millions d'années) l'érosion n'a laissé que très peu de traces dans notre pays. Alors que de presque toutes les autres périodes des cinq cents derniers millions d'années, nous avons de grands affleurements, surtout en Wallonie.

Face au monde aride du Permien naissant, certains vertébrés étaient déjà fort bien équipés depuis le Carbonifère. On les appelle les amniotes. Ce sont les ancêtres de tous les reptiles, oiseaux et mammifères. Ils évoluèrent à partir de tétrapodes amphibies dont les nageoires étaient assez robustes pour se hisser hors de l'eau, et dont la vessie natatoire s'était transformée en poumons. Ces amphibiens devaient toutefois encore retourner à l'eau pour pondre leurs œufs.

Les amniotes trouvèrent une solution : ils créèrent un petit étang confortable à l'intérieur de l'œuf. Comment ? Grâce à plusieurs enveloppes : l'amnios, le sac vitellin, l'allantoïde et le chorion. L'amnios est le sac rempli de liquide amniotique dans lequel l'embryon se développe. Sur la face ventrale de l'embryon s'attachent le sac vitellin, qui contient les réserves nutritives, et l'allantoïde, le sac à déchets. Les trois enveloppes sont contenues dans une membrane protectrice, le chorion. Autour de ce chorion vient soit une coquille souple et coriace, soit une coquille plus dure, calcaire.

Les amniotes furent les grands explorateurs de leur époque. Ils s'aventurèrent toujours plus loin des eaux et formèrent de nouvelles communautés — ce qui fut possible parce que d'autres organismes les avaient précédés dans la colonisation des milieux secs: des arbres gymnospermes (comme les conifères), des champignons, des arachnides et des insectes.

Les amniotes se scindèrent en trois groupes fondamentaux au cours du Carbonifère. « Pour comprendre cela, il faut regarder le crâne et compter les ouvertures derrière l'orbite », explique le paléontologue et médiateur scientifique Koen Stein (VUB). « Les ouvertures temporales, que l'on peut appeler les fenêtres temporales. Là où existent des ouvertures, les muscles peuvent s'ancrer plus efficacement et une plus grande force de morsure se développe. »

« Les anapsides n'ont aucune fenêtre temporale, et leur crâne simple ressemble encore le plus à celui des amphibiens. Il n'existe plus d'anapsides aujourd'hui. Les synapsides ont une seule ouverture, et c'est à ce groupe qu'appartiennent les mammifères. Sentez votre tempe. Mais ce groupe comprend aussi des animaux du Permien comme le Dimetrodon, avec son impressionnante voile dorsale — il est très difficile d'admettre que nous lui sommes relativement proches. Le troisième groupe est celui des diapsides, avec deux fenêtres temporales. En leur sein, un sous-groupe évoluera pour donner naissance aux serpents, aux lézards et notamment aux mosasaures (reptiles marins). Et un autre sous-groupe aux crocodiliens, aux ptérosaures (reptiles volants) et — eh oui — aux dinosaures et aux oiseaux. Ce dernier sous-groupe s'appelle les archosaures, littéralement les "lézards dominants". » Et nombre d'entre eux marchaient debout, ce qui allait s'avérer un autre tournant évolutif majeur. 

Au Permien, les reptiles diapsides (deux fenêtres temporales) ne règnent pas encore, et il n'est absolument pas question de dinosaures. Ce sont les synapsides (une fenêtre temporale, la lignée des mammifères) qui font la loi ici. Adaptés aux régions arides de la Pangée, ils s'abreuvent dans les lacs que les méga-moussons ont remplis. Ce sont les prédateurs dominants à locomotion rampante, arborant une voile dorsale spectaculaire, comme le Dimetrodon. Plus tard dans le Permien, ils sont surpassés par d'autres proto-mammifères tout aussi extraordinaires : les gorgonopsiens.

On pourrait les décrire comme de grands « rats à dents de sabre » — des prédateurs svelte de cinquante centimètres à trois mètres de long, dotés d'un museau large et aplati et de canines impressionnantes. Ils les enfonçaient dans la chair d'autres créatures apparentées aux mammifères, les dicynodontes : des herbivores trapus ressemblant à un sanglier coiffé d'une tête de tortue. Ce sont là des créatures oubliées et déconcertantes du Permien, pour lesquelles Hollywood n'a guère manifesté d'intérêt.

Chez les archosaures, en revanche… Leur règne commence après une période apocalyptique. La Grande Mort est la plus grande extinction de masse que la Terre ait jamais connue. « La plupart des gens connaissent l'extinction de masse à la fin du Crétacé, mais à la fin du Permien, il y a environ 252 millions d'années, pas moins de 95 % des espèces marines et 70 % des espèces terrestres s'éteignirent. »

Cette troisième des cinq grandes extinctions ne se produisit pas d'un seul coup, mais par impulsions sur une période d'environ quinze millions d'années. De nombreux groupes animaux ne parvinrent pas à reconstituer leur diversité entre deux impulsions. Au cours des deux derniers millions d'années du Permien, ce qui est aujourd'hui la Sibérie était littéralement en train de se fissurer. D'immenses quantités de lave jaillirent à travers des fractures dans la croûte terrestre. Le volume de basalte (magma refroidi rapidement) produit durant le dernier million d'années du Permien est estimé à quatre millions de kilomètres cubes. Si l'on répartissait uniformément ce basalte sur la Belgique, la couche aurait 130 kilomètres d'épaisseur — soit treize fois l'altitude de croisière d'un avion de ligne.

La Grande Mort est la plus grande extinction de masse que la Terre ait jamais connue

La quantité de CO₂ libérée du sous-sol durant ce million d'années est estimée à 208 000 gigatonnes — 80 fois plus que l'ensemble des émissions humaines depuis la révolution industrielle. Ces éruptions libérèrent également du soufre et des métaux lourds. Tout cela provoqua un réchauffement intense (dans un monde déjà chaud), des pluies acides, l'acidification et l'appauvrissement en oxygène des océans, un trou dans la couche d'ozone et des intoxications aux métaux. Les épanchements basaltiques des « Trapps de Sibérie » tracent un trait épais : adieu, Paléozoïque. On ne reverra plus jamais (sauf à l'état de fossiles) les trilobites (qui ont existé pendant 270 millions d'années), les scorpions de mer, les coraux du Dévonien et du Carbonifère, et sur terre, les proto-mammifères à voile dorsale et à dents de sabre. La Terre avait presque fait table rase — mais quelques survivants allaient hériter d'un terrain de jeu tout neuf.

Un voyageur transporté au milieu du Trias, il y a 230 millions d'années, soit une vingtaine de millions d'années après la plus grande extinction de masse, chercherait longtemps des dinosaures. Ils existent, mais ne dépassent pas la taille d'un chat. Koen Stein : « Vous rencontreriez en revanche de nombreux archosaures imposants et redoutables. Ils ressemblent à ce qu'on obtiendrait si l'on greffait une tête de T. rex sur un crocodile et qu'on lui demandait de marcher debout. La diversité de ces créatures ressemblant à des crocodiliens — notamment les redoutés Rauisuchia — était énorme au Trias. Il y avait même des herbivores parmi eux. »

Les dinosaures encore modestes partagent un trait important avec ces cousins archosaures d'allure crocodilienne : la station bipède. Leurs membres antérieurs et postérieurs sont placés directement sous le corps, et non sur les côtés comme chez les crocodiliens et les lézards, des reptiles à sang froid qui n'ont aucun besoin d'être rapides. Le fémur des dinosaures était surmonté d'une tête s'emboîtant parfaitement dans une cavité cotyloïde ouverte. Les pattes devenaient ainsi de véritables arcs-boutants naturels, améliorant considérablement la stabilité et la portance. Avec les membres sous le corps, on devient un sprinter : on peut couvrir de plus grandes distances, capturer ses proies plus rapidement, tout en dépensant moins d'énergie grâce à des membres qui se meuvent avec fluidité. Les membres sous le corps semblent un point de bascule évolutif.

En Argentine et au Brésil, dans les zones plus humides de la Pangée par ailleurs sèche, des Dinosauria primitifs du Trias moyen ont été découverts depuis les années 1960, notamment Herrerasaurus, Eoraptor et Pisanosaurus. Les différences entre ces trois espèces allaient aboutir à la grande division en trois clades. Herrerasaurus et ses proches donneront la lignée des prédateurs carnivores, agiles et intelligents, comme Velociraptor, T. rex et les oiseaux - les théropodes. Eoraptor et ses congénères sont très probablement les précurseurs des herbivores à long cou, les sauropodes. Et Pisanosaurus, ou ses proches parents, seraient à l'origine de la lignée comprenant notamment Iguanodon, les hadrosaures (dinosaures à bec de canard), les dinosaures à cornes comme Tricératops, et les dinosaures blindés comme les Stégosaures et Ankylosaures.

Ce dernier groupe, les ornithischiens, possède un bassin dont l'os pubien est tourné vers l'arrière. Chez les théropodes et les sauropodes, il pointe vers l'avant. Cette distinction entre ornithischiens (bassin d'oiseau) et saurischiens (bassin de lézard), fondée sur la position des os du bassin, est un grand classique. Mais aujourd'hui, les paléontologues testent des arbres phylogénétiques alternatifs en traitant d'immenses jeux de données de caractères anatomiques à l'aide de logiciels statistiques. Le débat sur les grandes branches de l'arbre généalogique des dinosaures est plus que jamais ouvert.

Ces premiers dinosaures parcouraient-ils aussi nos régions, en Belgique ? Oui. A Habay-la-Vieille, à l'extrême sud de la Belgique, une fine couche concentre des dents isolées de dinosaures datant de la fin du Trias: sauropodes, théropodes et peut-être même ornithischiens.

Vers 210 millions d'années, les dinosaures sont non seulement plus diversifiés et plus nombreux, mais aussi plus grands. « Certains avaient un long cou, comme Plateosaurus, pouvant peser jusqu'à trois tonnes. Dans l'Europe de cette époque, ils étaient aussi omniprésents que les vaches aujourd'hui. On les trouvait en abondance en Allemagne, en France et en Suisse. Tout musée d'histoire naturelle digne de ce nomen possède un vrai spécimen. C'est de ce groupe qu'évolueront les iconiques long-cous du Jurassique. »