La paléoanthropologie, une sous-discipline de l’anthropologie, est l’étude des primates disparus. Si la majorité des chercheurs effectuant ce type de travaux sont des anthropologues, les paléontologues (au sein de la discipline de la géologie) peuvent également étudier les primates fossiles. La principale méthode utilisée par les paléoanthropologues est l’analyse des restes fossiles. Cependant, ils s’appuient de plus en plus sur d’autres disciplines scientifiques pour mieux comprendre les forces environnementales qui ont joué un rôle dans notre évolution, ainsi que dans la formation des archives fossiles. Par exemple, les géologues identifient les processus de sédimentation et de fossilisation, et datent les fossiles et les sédiments associés à l’aide de diverses techniques (voir les TECHNIQUES DE DATATION ci-dessous). Diverses disciplines contribuent à la reconstitution d’environnements et de communautés biologiques anciens. Les paléontologues identifient les fossiles anciens de la flore et de la faune. Les palynologues analysent les particules dans les carottes océaniques et lacustres, ainsi que le pollen dans les sédiments terrestres (voir figure 1.2), afin de déterminer la flore prédominante dans une région donnée à une époque donnée. Les taphonomistes aident à déterminer comment les assemblages de fossiles se sont formés.
Dans les années 1920, Raymond Dart a proposé que les premiers hominines (primates bipèdes, comme nous) trouvés dans les grottes sud-africaines avaient habité ces grottes. En outre, il a interprété les blessures par perforation trouvées sur certains crânes comme la preuve que ces hominines fabriquaient et utilisaient des armes pour la chasse et les agressions entre hommes. Plus récemment, le taphonomiste C. K. Brain a soutenu que les hominines étaient tombées à travers des fissures dans des grottes souterraines après avoir été cachées dans les arbres par des léopards, ou que leurs os avaient été traînés par des rongeurs, comme les porcs-épics, pour être rongés. Nous réalisons maintenant que si ces premiers membres de notre tribu utilisaient probablement des outils simples, ils n’étaient pas des chasseurs de gros gibier ou des fauteurs de guerre (voir le chapitre 15 pour plus d’informations).
HISTOIRE DE LA DISCIPLINE
Bien que la paléoanthropologie, en tant que science formellement reconnue, soit assez récente, les questions et les croyances liées à nos origines remontent aux premiers membres de notre espèce et peut-être même avant. Tous les humains modernes vivant dans des sociétés traditionnelles (par exemple, des bandes de chasseurs-cueilleurs, des tribus ou des chefferies) ou étatiques ont un ensemble de croyances associées à leurs origines. Cependant, toutes les idées qui ne relèvent pas du domaine de la science font partie de la religion d’une culture et sont appelées mythes de la création.
Les domaines les plus influents à avoir contribué à la science de la paléoanthropologie sont la géologie, la biologie et l’archéologie. Les géologues (même ceux qui n’étaient pas reconnus comme tels, par ex, Charles Darwin) sont les principaux responsables de la prise de conscience que (1) la terre est ancienne et s’est formée par le biais de processus naturels ; (2) la terre était à l’origine recouverte d’eau et la vie a commencé dans cette « mer primordiale » ; (3) la vie sur terre est née de formes simples, certaines espèces descendantes devenant plus complexes au fil du temps, comme le montrent les fossiles ; (4) les espèces changent ou disparaissent en réponse aux changements environnementaux ; (5) les nouvelles espèces sont le résultat de l’adaptation d’une partie d’une population à des conditions environnementales nouvelles ou modifiées ; (6) les mêmes forces, telles que les éruptions volcaniques, qui agissent aujourd’hui sont celles qui ont façonné la terre et provoqué des changements dans le registre fossile par le biais des extinctions et des événements de spéciation ; et (7) les couches et les dépôts se développent ou s’érodent continuellement, de sorte que les organismes sont enterrés et les fossiles mis au jour, respectivement. L’idée que les mêmes forces qui agissent aujourd’hui sont celles qui ont façonné la terre et provoqué des changements dans les archives fossiles est appelée uniformitarisme. Charles Lyell a inventé ce terme et est considéré comme le père de la géologie moderne. Il a grandement influencé Darwin et a ainsi contribué à sa vision synthétique de l’évolution de la vie sur terre. Les géologues utilisent diverses méthodes pour dater les fossiles ou les sédiments contenant des fossiles et ont élaboré une chronologie (c’est-à-dire une ligne de temps) pour la terre dans son ensemble, ainsi que pour les couches de dépôt dans les zones où des fossiles ont été découverts.
Les biologistes et les généticiens ont affiné la théorie de l’évolution au moyen de la sélection naturelle en déterminant comment les traits sont hérités. Les scientifiques de diverses disciplines ont classé les espèces connues du monde en fonction des relations évolutives (voir aussi le chapitre 2).
L’archéologie a joué et continue de jouer un rôle important dans la paléoanthropologie via l’étude du dossier archéologique, c’est-à-dire le dossier de l’activité humaine passée via les vestiges culturels et les changements anthropiques (induits par l’homme) de l’environnement. Thomas Jefferson a été considéré comme le premier archéologue, dans la mesure où ses méthodes étaient plus scientifiques que celles de ses collègues antiquaires. Les antiquaires avaient tendance à rechercher la « marchandise », sans se soucier de l’interprétation minutieuse des données archéologiques. La plupart d’entre eux seraient considérés comme des pilleurs selon les normes d’aujourd’hui. Ils ont pris des objets d’une grande importance culturelle et historique pour leurs collections personnelles ou celles des musées. Certains objets ont été rendus à leur pays d’origine, mais le mal est fait lorsque le dossier archéologique est perturbé ou détruit. Une fois qu’un objet a été retiré de la zone où il a été trouvé, les scientifiques ne peuvent plus apprendre de son contexte, par exemple, des artefacts associés ou de l’emplacement de l’artefact dans l’espace géographique et le temps.
Les archéologues et les géologues ont joué un rôle clé dans la reconnaissance que les « pierres et les os » étaient des preuves d’activités antérieures des hominines. En outre, le fait que certains ossements provenaient d’animaux éteints a conforté l’idée que les humains étaient là depuis longtemps. Les méthodes de fouilles et d’analyses archéologiques, telles que la provenance (c’est-à-dire l’emplacement tridimensionnel dans un site) et l’association des artefacts (c’est-à-dire les objets portables fabriqués ou modifiés par l’homme), aident les archéologues et les paléoanthropologues à reconstituer les comportements passés. Tout comme la taphonomie joue un rôle dans la détermination de la façon dont les assemblages de fossiles sont apparus, elle est également utile pour les assemblages archéologiques.
Selon Merriam-Webster Online, la première utilisation connue du terme « paléoanthropologie » a eu lieu en 1916. Cependant, les premiers paléoanthropologues n’étaient pas étiquetés comme tels et provenaient de diverses professions, comme les anatomistes et les médecins. Les premiers fossiles d’hominines découverts étaient les néandertaliens dans les années 1800. Cependant, les paléoanthropologues n’étaient pas d’accord sur la question de savoir si les néandertaliens étaient des ancêtres des humains ou des humains modernes. Eugène Dubois a été la première personne à rechercher intentionnellement un hominine fossile. Il s’est rendu en Asie dans le seul but de trouver des preuves que les humains y ont évolué, comme le voulait la croyance dominante en Europe occidentale. En 1891, il a découvert une calotte crânienne (appelée calotte) et un fémur sur la rivière Solo à Trinil, à Java. D’autres découvertes en Chine et à Java au cours de la première moitié du 20e siècle ont soutenu la théorie de l’origine asiatique jusqu’à ce que Raymond Dart et son contemporain, Robert Broom, commencent à découvrir des matériaux beaucoup plus anciens dans les carrières et les grottes d’Afrique du Sud. D’autres découvertes faites par Louis et Mary Leakey en Afrique de l’Est ont cimenté l’Afrique comme le lieu de naissance de l’humanité, et la course pour trouver les origines et les ancêtres de l’homme était lancée.
RECONSTRUCTION DES PALEOENVIRONEMENTS
Une variété d’outils peut être utilisée pour déterminer le type d’environnement que les espèces passées occupaient. Comme mentionné, les paléontologues peuvent utiliser les analyses florales et fauniques et ce qu’ils savent des espèces anciennes ou de leurs parents actuels pour déterminer le type d’environnement, par exemple, la présence d’espèces aquatiques, herbacées et/ou forestières. Les palynologues examinent les particules dans les strates aquatiques et terrestres (c’est-à-dire les couches ou les sédiments) pour faire de même, en se concentrant principalement sur les analyses florales. Divers outils isotopiques peuvent être utilisés pour catégoriser les communautés florales et/ou fauniques d’un site donné, comme le fractionnement isotopique de l’hydrogène, de l’oxygène et du carbone et les rapports isotopiques de l’azote. Par exemple, les restes riches en calcium tels que les coquilles d’œufs, les os et les dents peuvent être analysés sur le plan isotopique afin de déterminer les types de végétation consommés par ces animaux et, par conséquent, le type d’environnement dans lequel ils vivaient. Le rapport strontium-calcium dans les os et les dents peut être utilisé pour déterminer la quantité de matière animale par rapport à la matière végétale dans le régime alimentaire. Sur la base de cette technique, les scientifiques pensent aujourd’hui que les paranthropines, un groupe d’hominines d’Afrique de l’Est et du Sud datant du début ou du milieu du Pléistocène (voir chapitre 16), mangeaient un peu de matière animale. Cependant, on ne sait pas s’ils consommaient des insectes ou des proies plus grosses.
Pour plus d’informations sur les méthodes susmentionnées, consultez Henke W, Tattersall I. 2006. Manuel de paléoanthropologie. New York (NY) : Springer.
Techniques de datation
Les techniques de datation se divisent en deux catégories, relatives et absolues. Les techniques de datation relative (1) classent ordinairement les strates les unes par rapport aux autres à travers le temps (voir figure 1.6) ou (2) utilisent ce que l’on sait des dépôts d’une région, comme les cendres volcaniques ou la lave, pour dater relativement les dépôts d’une autre région. C’est à Jefferson que l’on attribue la loi de superposition, qui postule que plus on s’enfonce dans la terre, plus les couches vieillissent, tant que les strates n’ont pas été perturbées par l’activité humaine, animale ou géologique. Ainsi, les artefacts ou les fossiles trouvés dans une couche sont soit plus anciens, soit plus jeunes que ceux trouvés dans une couche plus profonde ou moins profonde, respectivement. Les techniques de datation absolue utilisent des similitudes dans (1) les assemblages floraux et fauniques ou (2) la composition sédimentaire et/ou chimique des dépôts afin de faire correspondre ceux d’âge inconnu avec ceux d’âge connu et/ou d’ordonner la progression des environnements, des organismes et de l’activité climatique et géologique au sein d’une région ou entre les régions.
Les techniques de datation absolue ou chronométrique donnent des dates approximatives en années BP (avant le présent) ou BCE (avant l’ère commune). BCE et CE (Common Era) conservent le système de datation BC/AD sans la connotation religieuse. Une façon abrégée de se référer à un certain nombre d’années, surtout lorsqu’on examine les archives fossiles, est kya ou mya (respectivement milliers ou millions d’années), ce qui élimine tous ces zéros disgracieux ! Bien que le BP soit plus logique dans la mesure où il n’est pas nécessaire d’ajouter plus de 2 000 ans à la date, la plupart des gens sont habitués au système BC/AD, ce qui explique l’utilisation courante du BCE. Les techniques de datation absolue les plus connues sont les méthodes de datation radiométriques, par exemple le carbone 14 (14C). Elles sont utilisées pour mesurer la demi-vie ou le remplacement d’éléments radioactifs dans des matériaux organiques ou fossiles ou dans les couches dans lesquelles ils se trouvent. Comme ces méthodes sont limitées dans le temps et/ou spécifiques au contexte, la ou les techniques les plus appropriées doivent être choisies en fonction de divers paramètres. Les techniques suivantes utilisent la désintégration radioactive à des fins de datation :
La datation au carbone 14 (≤60 kya) mesure le 14C restant dans les matériaux organiques (c’est-à-dire contenant du carbone). Comme les plantes utilisent le dioxyde de carbone pour la photosynthèse, elles contiennent les trois isotopes du carbone (12C, 13C et 14C) dans les rapports approximatifs présents dans l’atmosphère. Les animaux mangent des plantes et, par conséquent, à un moment donné, ils auront tous approximativement la même quantité de 14C. Une fois morts, ils n’accumulent plus de carbone. Le niveau de 12C, plus stable, peut alors être comparé au 14C restant dans les restes organiques pour déterminer la date de leur mort. La demi-vie du 14C est de ~5 700 ans, c’est-à-dire que la moitié du 14C aura été perdue dans un spécimen dans ce laps de temps.
La datation par série de l’uranium (≤500 kya) examine les niveaux relatifs de deux éléments, l’uranium 234 et le thorium 230, résultant de la désintégration du premier dans le second. Elle est utilisée pour dater le carbonate de calcium dans les coraux et les coquillages.
Les datations Potassium-Argon (K/Ar) et Argon-Argon (Ar/Ar) mesurent toutes deux le rapport d’un isotope à un autre via le processus de désintégration radioactive, Potassium-40 → Argon-40 et Argon-40 → Argon-39, respectivement. Elles sont souvent utilisées pour dater les couches volcaniques mais peuvent également être utilisées sur d’autres composants du sol, comme l’argile. Bien que la fourchette d’âge pour les deux méthodes puisse être déclarée illimitée, la datation K/Ar n’est pas utile pour les matériaux « jeunes » parce que la demi-vie du potassium est si longue – 1,26 milliard d’années.
Les autres méthodes qui reposent également sur la radioactivité sont :
La résonance de spin électronique (ESR) (jusqu’à « quelques » mya) examine le modèle des électrons qui ont « filé » hors de leur emplacement d’origine dans les composés minéraux (par ex, composés de calcium), laissant derrière eux des espaces vides, en raison de l’exposition aux radiations environnementales. L’émail des dents est l’application la plus utile de l’ESR en paléoanthropologie, mais l’ESR peut également être utilisé pour dater les particules de quartz dans les sédiments (Wagner 2006).
La datation des traces de fission (20 mya->10 kya) mesure le nombre de « traces » (piqûres) dans les composés minéraux qui résultent de l’énergie libérée lorsque l’uranium 238 fissionne spontanément au fil du temps. Cette méthode peut être utilisée pour dater une variété de minéraux, comme le mica, ainsi que des produits d’activités volcaniques (par exemple, l’obsidienne) et météoriques (Davis 2009 ; Wagner 2006).
La thermoluminescence (300-1 kya) mesure les particules de désintégration radioactive dans les composés minéraux. Elle est utile pour les composés qui ont été exposés à une chaleur intense (par exemple, une éruption volcanique) à un moment donné connu, lorsque « l’horloge radioactive » a été remise à zéro et que la désintégration a recommencé. La thermoluminescence peut être utilisée pour dater des artefacts (p. ex., des céramiques) et des éléments (p. ex., des foyers), ainsi que des produits de sédimentation (p. ex., de l’argile)., les spéléothèmes, qui sont des dépôts minéraux qui se forment dans les grottes) et les activités volcaniques (par exemple, les téphras, qui sont des fragments d’éruptions volcaniques) (Davis 2009).
Les méthodes suivantes ne reposent pas sur l’activité radioactive mais plutôt sur des processus organiques :
La dendrochronologie utilise les cernes des arbres dans le bois fossile ou carbonisé pour dater les artefacts ou les fossiles trouvés en association avec le bois. Chaque année, les arbres produisent une nouvelle couche de tissu périphérique. Lorsque les conditions climatiques sont favorables, une plus grande quantité de tissu est déposée et un anneau plus épais en résulte, et vice versa. Une coupe transversale de l’arbre raconte l’histoire de sa croissance (voir figure 1.8). Cependant, pour utiliser la dendrochronologie comme méthode de datation, il faut construire une chronologie (enregistrement temporel) pour une région donnée, en l’occurrence une carte du taux de croissance annuel à travers le temps. Les arbres vivants et le bois mort peuvent être utilisés tant qu’il y a un chevauchement des motifs des cernes entre eux.
La racémisation des acides aminés (2 mya-2 kya ± 15%) mesure le rapport entre deux formes d’un acide aminé, l’une produite pendant qu’un organisme est vivant et l’accumulation d’une seconde forme après la mort. Si la température ambiante au moment de la mort peut être approximée, le spécimen peut être daté et vice versa (Davis 2009).
Le paléomagnétisme (centaines de milliers-millions d’années, Fagan 2000) mesure les changements passés des champs paléomagnétiques de la terre qui sont préservés dans certains minéraux communs trouvés dans les roches et les sédiments. Comme les scientifiques ont établi une chronologie de ces changements, on peut alors attribuer aux matériaux des dates approximatives quant à leur formation. Lorsque le paléomagnétisme est utilisé pour dater des matériaux archéologiques, on parle de datation archéomagnétique.
L’hydratation de l’obsidienne (100-1 mya) est utilisée pour dater le verre volcanique, c’est-à-dire l’obsidienne, en examinant la quantité d’hydratation qui s’est produite en raison de l’exposition aux éléments. Elle est utile pour dater les artefacts en obsidienne ainsi que les activités glaciaires et volcaniques (Davis 2009).
La datation de la surface ou de l’exposition aux nucléides cosmogéniques mesure le temps pendant lequel les roches ont été exposées aux éléments. Elle peut être utilisée pour dater les mouvements des glaciers, des laves et des éboulements, ainsi que les dommages causés par des activités extraterrestres (par exemple, les éruptions solaires ou les météorites) (Davis 2009 ; contributeurs Wikipédia 2015i).
>