Les éléphants sont les plus grands mammifères terrestres et l’une de leurs caractéristiques les plus frappantes est leur trompe douce et flexible. Aux premiers stades de l’évolution des éléphants, y compris aux époques Oligocène et Miocène, tous les éléphants avaient des mandibules et des incisives inférieures extrêmement allongées. Surtout au début et au milieu du Miocène, la morphologie des mandibules et des incisives inférieures présentait une grande diversité.

Comment les éléphants de cette période utilisaient-ils leurs mandibules et leurs incisives inférieures de formes diverses pour se nourrir ? Quel rôle joue la trompe de l’éléphant dans le processus d’alimentation ? Cependant, au Miocène et au Pliocène supérieurs, les mâchoires inférieures allongées des éléphants étaient inopinément et invariablement raccourcies. Quels sont les mécanismes internes de ce processus évolutif légendaire ?


△La position des phylodontidés, des phylodontidés et des phylodontidés dans la phylogénie, ainsi que la comparaison des caractéristiques morphologiques des régions mandibulaires et nasales des trois éléphants

En réponse à ces questions, des chercheurs tels que Li Chunxiao, chercheur postdoctoral à l'Université de l'Académie des sciences de Chine, Wang Shiqi et Deng Tao, chercheurs à l'Institut de paléontologie et de paléoanthropologie des vertébrés de l'Académie chinoise des sciences, et le professeur Zhang Ji de l'Université des sciences et technologies de Huazhong, ont mené des recherches approfondies sur la diversité et l'évolution de la mandibule de la trompe, ainsi que sa co-évolution avec la trompe de l'éléphant, et ont révélé les méthodes d'alimentation des premiers éléphants. et l'évolution unique des organes apparentés. Les résultats pertinents ont été publiés dans la revue académique internationale eLife le 28 novembre.


△L'abondance relative de trois types d'éléphants à longue mâchoire du Miocène inférieur au Miocène moyen dans le nord de la Chine, la valeur isotopique δ13C de l'émail des dents, ainsi que les assemblages de fossiles d'éléphants et les âges biologiques correspondants dans différents endroits

Cette étude souligne que dès la période optimale du climat du Miocène moyen, il y a 17 à 15 millions d'années, l'espèce vedette parmi les premiers éléphants, Platybelodon avec une mandibule en forme de pelle, avait développé une méthode consistant à utiliser sa trompe pour envelopper les plantes et à coopérer avec ses mandibules pour couper les plantes à manger. Il s'agit de la première preuve que la trompe d'éléphant a réalisé la fonction de curling. Cette étude a mené une étude comparative sur la morphologie fonctionnelle de trois principaux types de mastodontes à longue mâchoire : Shovelodon, Cogodon et Bogodon. Leurs formes mandibulaires sont différentes : Shoveldon a des incisives inférieures larges et plates comme des pelles, et les incisives supérieures sont plus courtes et courbées vers le bas. Bande d'émail ; les incisives inférieures de Cogodon sont en forme de massue et les incisives supérieures sont plus longues, également courbées vers le bas et présentent des bandes d'émail ; Bogodon n'a pas d'incisives inférieures, mais la symphyse mandibulaire est allongée et en forme de rainure, et les incisives supérieures sont épaisses et courbées vers l'extérieur et vers le haut, sans bandes d'émail. En plus de cela, les caractéristiques de leur zone nasale sont également différentes. Comparé aux deux autres types d'éléphants primitifs, l'éléphant à dents en pelle possède le plus petit os nasal et la structure la plus complexe autour des narines, dépassant même le degré d'évolution des éléphants vivants. Ces caractéristiques squelettiques liées au nez indiquent toutes que les éléphants de Shovedon ont un nez très développé (plus l'os nasal est petit, plus la trompe est développée).


△Résultats de l'analyse de la mécanique des éléments finis et reconstruction de l'environnement paléoécologique (peint par Guo Xiaocong)

Afin de révéler en profondeur les habitudes alimentaires et les méthodes d'alimentation des trois éléphants, l'équipe de recherche a utilisé diverses méthodes de recherche. Parmi eux, l'analyse des isotopes stables du carbone et de l'oxygène de l'émail dentaire et l'analyse de la mécanique des éléments finis sont devenues les moyens clés pour reconstruire le comportement alimentaire de ces premiers éléphants : les isotopes stables du carbone et de l'oxygène de l'émail dentaire ont fourni la preuve des différentes préférences alimentaires des trois éléphants ; L'analyse mécanique des éléments finis est devenue le moyen clé pour restaurer les méthodes d'alimentation.

Les résultats de la recherche montrent que l'éléphant à dents en pelle, l'ambroisie et le codon avaient des méthodes d'alimentation et des environnements de vie différents : l'éléphant à dents en pelle vivait dans un environnement relativement ouvert et ses mandibules n'étaient adaptées qu'à la coupe de plantes à croissance verticale. L'éléphant aux dents en pelle utilisait sa trompe flexible pour se recroqueviller sur les plantes, puis utilisait ses mandibules pour couper horizontalement. Cette méthode d'alimentation est très efficace. Le sanglier-odon vit dans un environnement relativement fermé et convient pour couper des branches qui poussent horizontalement ou obliquement. Il utilise son nez pour aider à presser les branches, puis coopère avec ses mandibules pour compléter son alimentation. L'habitat du codon se situe entre les deux ou chevauche les deux. Ses méthodes d'alimentation sont diverses et il peut bien s'adapter aussi bien aux forêts qu'aux prairies. Pour les premiers éléphants, la mandibule allongée et les incisives inférieures étaient les principaux organes d'alimentation, tandis que la trompe n'était utilisée que comme outil auxiliaire. Les premiers éléphants avec différentes formes mandibulaires avaient une adaptabilité écologique différente. À mesure que l'environnement écologique devenait progressivement sec et froid, les éléphants à dents en pelle étaient plus capables de s'adapter à l'environnement écologique relativement ouvert et de se nourrir de plantes herbacées, ce qui favorisait finalement le développement de la fonction de préhension et de la flexibilité de la trompe de l'éléphant.


△Modèle de restauration tridimensionnel de Spodoptera (produit par Wang Yu)

L'expansion des spadedons dans les habitats ouverts a pris fin par l'événement d'extinction, y compris les spadedons, provoqué par l'épisode de chaleur extrême de Tortona au début du Miocène supérieur. Cependant, les codons ont pris le relais des spadedons et ont continué à se propager dans les habitats ouverts à la fin du Miocène. À mesure que les trompes continuaient d'évoluer vers une plus grande flexibilité et des fonctions de préhension plus fortes, la fonction alimentaire des éléphants a été entièrement transférée à la trompe, ce qui a finalement conduit au raccourcissement des organes d'alimentation d'origine, à savoir la mâchoire inférieure et les incisives inférieures. Par conséquent, l’adaptabilité du comportement alimentaire dans les environnements ouverts est le « catalyseur » de l’évolution de la fonction de préhension de la trompe de l’éléphant. Cette étude fournit des preuves importantes pour notre compréhension du contexte évolutif et écologique du tronc et de la mandibule de cet important groupe d'éléphants, et fournit de nouvelles informations sur la manière dont les trompes s'adaptent à leur environnement et sur la manière dont les changements environnementaux façonnent l'évolution d'organes uniques.

(Journaliste de vidéosurveillance Shuai Junquan et Chu Erjia)