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Nature volume 612, pages 283-291 (2022)Citer cet article

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Les époques de la fin du Pliocène et du début du Pléistocène, il y a 3,6 à 0,8 million d’années1, connaissaient des climats ressemblant à ceux prévus en cas de réchauffement futur2. Les enregistrements paléoclimatiques montrent une forte amplification polaire avec des températures annuelles moyennes de 11 à 19 °C supérieures aux valeurs contemporaines3,4. Les communautés biologiques qui habitent l’Arctique à cette époque restent mal connues car les fossiles sont rares5. Nous rapportons ici un ancien enregistrement d'ADN environnemental6 (ADNe) décrivant les riches assemblages végétaux et animaux de la formation de Kap København, dans le nord du Groenland, daté d'il y a environ deux millions d'années. Les enregistrements montrent un écosystème de forêt boréale ouverte avec une végétation mixte de peupliers, de bouleaux et de thuyas, ainsi qu'une variété d'arbustes et d'herbes arctiques et boréaux, dont beaucoup n'avaient pas été détectés auparavant sur le site à partir d'enregistrements de macrofossiles et de pollens. L'enregistrement ADN confirme la présence d'ADN de lièvre et d'ADN mitochondrial provenant d'animaux, notamment des mastodontes, des rennes, des rongeurs et des oies, tous ancestraux de leurs parents actuels et tardifs du Pléistocène. La présence d'espèces marines, notamment le limule et les algues vertes, favorise un climat plus chaud qu'aujourd'hui. L’écosystème reconstruit n’a pas d’analogue moderne. La survie de cet ancien ADNe est probablement liée à sa liaison aux surfaces minérales. Nos résultats ouvrent de nouveaux domaines de recherche génétique, démontrant qu’il est possible de suivre l’écologie et l’évolution de communautés biologiques d’il y a deux millions d’années à l’aide de l’ADNe ancien.

La Formation de Kap København est située dans la Terre de Peary, au nord du Groenland (82° 24′ N 22° 12′ W), dans ce qui est aujourd'hui un désert polaire. La séquence de dépôt supérieure contient des restes d'animaux et de plantes terrestres bien préservés entraînés dans un estuaire au cours d'un cycle interglaciaire plus chaud du Pléistocène inférieur7 (Fig. 1). Près de 40 ans de recherche paléoenvironnementale et climatique sur le site offrent une perspective unique sur une période où le site était situé dans l'écotone boréal de l'Arctique avec des températures minimales moyennes estivales et hivernales reconstituées de 10 °C et de −17 °C respectivement, soit plus de 10 °C plus chaud qu'aujourd'hui7,8,9,10,11. Ces conditions ont dû entraîner une ablation substantielle de la calotte glaciaire du Groenland, produisant peut-être l'un des derniers intervalles libres de glace7 au cours des 2,4 millions d'années (Myr). Bien que la Formation de Kap København soit connue pour produire des macrofossiles bien conservés provenant d'une forêt boréale de conifères et une riche faune d'insectes, peu de traces de vertébrés ont été trouvées. À ce jour, il s’agit de restes de genres lagomorphes, de leurs coprolites et de coléoptères Aphodius, qui vivent dans et sur les excréments de mammifères10,11. Cependant, l'ancien lit de Fyles Leaf et l'étang Beaver, vieux d'environ 3,4 millions d'années, sur l'île d'Ellesmere, dans l'Arctique canadien, préservent des fossiles de mammifères qui auraient potentiellement pu coloniser le Groenland, comme l'ours disparu (Protarctos abstrusus), le castor disparu (Dipoides sp.), le petit le canin Eucyon et les camelines géantes de l'Arctique4,12,13 (semblables à Paracamelus). La question de savoir si le détroit de Nares constituait une barrière suffisante pour isoler le nord du Groenland de la colonisation par cette faune reste ouverte.

un. Localisation de la formation Kap København dans le nord du Groenland à l'entrée du fjord de l'Indépendance (82° 24′ N 22° 12′ W) et localisation d'autres sites fossilifères arctiques du Plio-Pléistocène (points rouges). b, Répartition spatiale des vestiges d'érosion de la succession de 100 m d'épaisseur de sédiments marins peu profonds proches du littoral entre Mudderbugt et les basses montagnes vers le nord (a + b fait référence aux emplacements 74a et 74b). c, Division glaciaire-interglaciaire de la succession sédimentaire du membre argileux A et des unités B1, B2 et B3 constituant le membre sableux B. Les intervalles d'échantillonnage pour tous les sites sont projetés sur la succession sédimentaire de la localité 50. Journal sédimentologique modifié d'après la réf. 7. Les chiffres encerclés sur la carte indiquent les sites d'échantillonnage pour les analyses d'ADN environnemental, la datation absolue des sépultures et le paléomagnétisme. Les sites numérotés font référence à des publications antérieures7,10,11,14,61.