Bruce Lieberman, professeur d’écologie et de biologie évolutive et conservateur principal de la paléontologie des invertébrés au KU Biodiversity Institute & Natural History Museum, a cherché à utiliser l’histoire de la machine à vapeur pour tester les mérites de « l’exclusion compétitive », une idée de longue date en paléontologie qui les espèces peuvent conduire d’autres espèces à l’extinction par la concurrence.

Travaillant avec l’ancien chercheur postdoctoral de la KU, Luke Strotz, maintenant de l’Université du Nord-Ouest à Xi’an, en Chine, Lieberman a découvert que les archives fossiles manquaient largement de données détaillées vérifiant l’exclusion concurrentielle trouvée dans l’histoire des machines à vapeur : « Il est vraiment difficile de voir des preuves que la concurrence joue un grand rôle dans l’évolution », a déclaré Lieberman.

Leurs découvertes viennent d’être publiées dans l’article « The end of the line: competition exclusion and the extinction of historical entity » dans la revue à comité de lecture Royal Society Open Science.

« Il y a toujours eu un préjugé dans la communauté scientifique selon lequel la concurrence est en quelque sorte la force fondamentale qui anime l’évolution et joue le plus grand rôle dans l’extinction », a déclaré Lieberman. « Cette idée vient de nombreux domaines de recherche différents, y compris sur les archives fossiles. Mais nous, en tant que paléontologues, devons plonger plus profondément dans les données et les analyser. »

À quoi ressemblerait le « registre fossile » idéal pour les trains à vapeur ? Les chercheurs ont découvert un filon mère de données sur les moteurs à vapeur, y compris leur mortalité, dans Locobase, une base de données de locomotives à vapeur compilée et organisée par Steve Llanso et accessible via le site Web steamlocomotive.com géré par Wes Barris.

« J’ai toujours été fasciné par les machines à vapeur parce qu’elles sont l’équivalent technologique des dinosaures », a déclaré Lieberman. « Ils sont gigantesques. Nous en déduisons que les dinosaures faisaient beaucoup de bruit. Nous savons que les locomotives à vapeur faisaient beaucoup de bruit, mais elles ne sont plus parmi nous. »

Lieberman et Strotz ont découvert que la base de données des trains constituait un exemple du type de preuves nécessaires aux paléontologues pour conclure que certaines espèces sont mortes en raison de l’exclusion compétitive ou de la concurrence directe avec d’autres espèces.

« Nous avons pensé à essayer de trouver un modèle à partir de la technologie où nous pourrions dire, ‘Aha ! Ici, nous avons de bonnes preuves que la concurrence joue le rôle critique' », a déclaré Lieberman. « Nous saurions quand certaines nouvelles technologies sont apparues, comme la production de masse du véhicule à moteur et de la locomotive diesel. Peut-être que c’est un cas où nous voyons ce qui s’est passé en raison de la concurrence. Ensuite, regardons les archives fossiles et essayons d’utiliser cette technologie comme exemple de ce que nous devons voir si nous allons, en fait, démontrer que la concurrence a joué un rôle dans l’extinction. »

L’histoire pertinente des trains pour les chercheurs de la KU commence avant que les trains à vapeur ne soient confrontés à la concurrence de technologies émergentes qui effectuaient les mêmes tâches. Ils se sont concentrés sur l’effort de traction généré par les moteurs à vapeur par rapport aux moteurs plus récents qui les remplaceraient.

« Vous commencez à voir ces nouveaux défis concurrentiels pour la locomotive à vapeur – d’abord, l’électrification des moteurs dans les années 1880, puis le développement de l’automobile », a déclaré Lieberman. « Il n’était plus efficace pour les chemins de fer d’utiliser des locomotives à vapeur pour tirer des choses. Ensuite, ils commencent à se spécialiser et ne peuvent prospérer que dans un ou quelques domaines en tirant des choses lourdes et peut-être en parcourant de plus longues distances. »

En examinant l’élimination progressive de la locomotion à vapeur, les chercheurs ont trouvé des preuves « d’une réponse immédiate et directionnelle à la première apparition d’un concurrent direct, les concurrents ultérieurs réduisant encore le créneau réalisé des locomotives à vapeur, jusqu’à ce que l’extinction soit le résultat inévitable ».

Mais l’étude suggère que l’extinction ne peut être directement liée à la concurrence entre les espèces que dans des circonstances spécifiques « lorsque le chevauchement de niche entre un titulaire et ses concurrents est presque absolu et où le titulaire est incapable de passer à une nouvelle zone adaptative ».

Comment cela pourrait-il fonctionner dans le monde naturel ? Lieberman a cité trois exemples où les paléontologues pensaient que la concurrence directe entre les espèces déclenchait l’extinction de certains des concurrents. Dans certains cas, l’idée que l’exclusion compétitive était en jeu a été démentie ; dans d’autres exemples, les preuves d’exclusion concurrentielle sont loin d’être suffisantes par rapport aux données méticuleuses disponibles sur la disparition des machines à vapeur.

« L’un des exemples classiques concernait les mammifères et les dinosaures non volants, où la vision traditionnelle était: » Hé, les mammifères étaient plus intelligents et plus rapides et ils ont fait disparaître ces dinosaures «  », a-t-il déclaré. « Maintenant, nous savons que c’est un rocher géant qui est tombé du ciel qui a causé ces énormes dommages environnementaux, et de plus grandes choses sont plus susceptibles d’y être sensibles. Le deuxième exemple célèbre concerne les trilobites et les crustacés, et le dernier exemple concerne les palourdes. et brachiopodes. »

Le chercheur de la KU a déclaré que les données sur les locomotives à vapeur pourraient jeter un doute sur l’idée que l’adaptabilité d’une espèce est une caractéristique du succès évolutif. Au contraire, l’étude ajoute à la preuve que les espèces qui s’adaptent à de nouveaux rôles et environnements le font par désespoir.

« À une époque où il n’y a pas de concurrents à la technologie des locomotives à vapeur, nous les voyons presque se diversifier et se diffuser dans aucune direction particulière », a déclaré Lieberman. « Mais lorsque ces nouvelles locomotives apparaissent, nous assistons à un changement profond vers une sélection naturelle vraiment active et une adaptation de la locomotive à vapeur. Souvent, on pense que l’adaptation est un bon signe pour un groupe. Mais ce que nous dirions, c’est, en fait, quand les choses commencent à s’adapter et à changer de direction – traditionnellement, dans l’évolution, ce n’est pas un bon moment pour un groupe. Nous dirions que c’est un signe que le groupe peut subir la contrainte ou la pression d’autres choses.

En comprenant mieux les causes, les conditions et la fréquence de l’exclusion compétitive, Lieberman a déclaré qu’il pourrait être possible de prédire quelles espèces risquent de disparaître dans les années à venir, car le changement climatique d’origine humaine modifie et réduit les habitats des espèces du monde.

« Nous voulions non seulement regarder le passé, mais être en mesure de prédire la concurrence », a déclaré Lieberman. « Pouvons-nous regarder des groupes spécifiques vivants aujourd’hui que nous pourrions projeter dans le futur et dire: » Hé, cette chose montre des signes qu’elle se trouve déjà dans cette zone de danger. Nous pouvons prédire s’il va disparaître. »