À l’aide de lasers, de modèles informatiques et de l’IA, les chercheurs ont reconstitué les cris de grillons et de katydidés modernes, vieux de 165 millions d’années, à partir de fragments d’ailes fossilisés trouvés en Chine ; l’un de ces insectes fossiles a appelé à des fréquences dépassant l’audition humaine, remettant en question l’hypothèse de longue date selon laquelle la prédation des chauves-souris était ce qui avait poussé les insectes dans le domaine des ultrasons.
« On sait très peu de choses sur le paysage acoustique d’environnements disparus depuis longtemps, tels que les forêts du Jurassique », ont écrit le Dr Jun-Jie Gu de l’Université agricole du Sichuan et ses collègues dans leur article.
« Les sons émis par les dinosaures et autres vertébrés charismatiques ne sont pas connus avec certitude car leurs organes vocaux se conservent rarement bien dans les fossiles. »
« Contrairement aux cordes vocales des tétrapodes, les organes producteurs de sons présents dans la cuticule sclérifiée de certains arthropodes se fossilisent bien. »
« Par exemple, les structures stridulatoires (lime, plectre) peuvent être observées et mesurées dans les ailes antérieures fossilisées des grillons mâles et de leurs alliés. »
« Ces fossiles intègrent une empreinte digitale des signaux acoustiques qu’ils ont générés, offrant ainsi une fenêtre unique sur les paysages sonores du passé. »
Dans leurs recherches, les auteurs ont analysé 20 insectes ensifères fossilisés – sept espèces parmi les Prophalangopsidae et deux parmi les Haglidae, une famille éteinte qui existait du Trias au Crétacé – découverts dans la formation de Jiulongshan en Mongolie intérieure, en Chine.
Datés du Jurassique moyen, il y a environ 165 millions d’années, les fossiles préservaient les structures délicates des ailes que ces insectes « chantaient » en frottant une aile contre l’autre – un processus appelé stridulation.
Pour décoder ces chants anciens, les chercheurs ont combiné plusieurs techniques : une analyse phylogénétique comparant les fossiles à près de 100 espèces d’insectes vivants, des mesures de vibrométrie laser des ailes d’insectes modernes, des simulations informatiques de la façon dont les ailes fossilisées auraient vibré et des modèles d’apprentissage automatique entraînés pour prédire les modèles de cris à partir de la forme des ailes.
Leurs résultats montrent un paysage sonore étonnamment diversifié : la plupart des neuf espèces ont produit des cris graves et purs autour de 5 kHz (kilohertz), similaires à ceux de certains grillons vivants.
Mais une espèce, Sigmaboilus peregrinus, semble avoir appelé à des fréquences supérieures à 20 kHz, dans la gamme des ultrasons, au-delà de ce que les humains peuvent entendre.
Cette découverte est importante car elle est antérieure à l’émergence des chauves-souris, apparues environ 55 millions d’années plus tard et on attribue généralement l’évolution de la communication ultrasonique et de l’audition chez les insectes, comme moyen d’échapper aux prédateurs écholocalisés.
Les nouvelles preuves suggèrent que la signalisation ultrasonique chez les insectes était déjà établie bien avant l’existence des chauves-souris.
Cela signifie que les chauves-souris n’étaient pas la seule force à l’origine de l’évolution des cris d’insectes à haute fréquence.
Au lieu de cela, les scientifiques proposent que les premiers mammifères et autres prédateurs auraient pu faire pression sur les insectes pour qu’ils développent des signaux sonores plus silencieux et plus difficiles à localiser.
La compétition pour l’espace acoustique entre de nombreuses espèces appelantes dans un environnement surpeuplé peut également avoir joué un rôle.
« Pour l’instant, nous pouvons seulement confirmer que les ensiferans du Jurassique communiquaient avec une large gamme de fréquences allant de l’audio faible aux ultrasons modérés », ont écrit les auteurs dans l’article.
« Nous montrons que la communication par ultrasons a probablement été adoptée par les ancêtres des Katydides au cours du Jurassique moyen, il y a environ 165 millions d’années, ce qui constitue le plus ancien enregistrement connu de communication par ultrasons chez les animaux. »
« De plus, ces anciens ensifères avaient déjà commencé à diversifier leurs stratégies de signalisation acoustique, en modifiant la taille de leur corps et la morphologie des fichiers stridulatoires, produisant des cris purs et aigus. »
« Bien que l’on pense que la diversité observée des stratégies de signalisation acoustique des katydidés existantes et l’utilisation prédominante des ultrasons à tonalité pure aient été motivées par l’écoute clandestine des prédateurs, nous rejetons ici l’hypothèse selon laquelle les chauves-souris étaient le seul moteur de l’évolution des ultrasons chez les katydidés. »
« Au lieu de cela, il est probable que les premiers mammifères et ancêtres non-mammifères écoutaient également les chants des ensifères, conduisant ainsi à une diversification précoce des stratégies de signalisation acoustique. »
« L’évolution des ultrasons aurait également pu être motivée par la séparation des niches acoustiques en raison de la compétition interspécifique. »
« Ceci, combiné aux preuves d’ultrasons chez les papillons du Crétacé, implique que les chauves-souris ont émergé – près de 100 millions d’années après avoir chanté des ensiferans – dans un paysage sonore déjà occupé par les ultrasons. »
L’article paraît aujourd’hui dans les Actes de l’Académie nationale des sciences.
