Il y a 56 millions d'années, bien avant l'apparition des premiers humains, la Terre a connu un coup de chaud brutal. En quelques milliers d'années, d'énormes quantités de carbone ont été libérées dans l'atmosphère, et la température moyenne de la planète s'est envolée de plusieurs degrés. Cet épisode, que les géologues appellent le maximum thermique du passage Paléocène-Éocène, est aujourd'hui considéré comme le plus proche équivalent naturel du réchauffement que nous provoquons. Une étude publiée le 13 août 2026 dans la revue Science révèle comment les forêts du Wyoming l'ont traversé : elles se sont d'abord épanouies, puis effondrées, et il leur a fallu plus de 100 000 ans pour s'en remettre.12
Dirigée par la paléobotaniste Regan Dunn, du Muséum d'histoire naturelle du comté de Los Angeles, avec notamment Ellen Currano, de l'université du Wyoming, qui a passé plus de dix ans à collecter les fossiles, l'étude reconstitue pour la première fois, presque feuille par feuille, la densité de forêts disparues.1
Le grand coup de chaud du Paléocène-Éocène
Le maximum thermique du passage Paléocène-Éocène, souvent désigné par son sigle anglais PETM, survient il y a environ 56 millions d'années, une dizaine de millions d'années après la disparition des dinosaures non aviens. Les sédiments de cette époque enregistrent une brusque anomalie dans la composition isotopique du carbone : la preuve qu'une immense quantité de carbone, issu de sources riches en carbone léger comme le méthane ou la matière organique, a été injectée dans l'océan et l'atmosphère.3
Le dioxyde de carbone atmosphérique a alors environ doublé, et la température moyenne du globe a grimpé d'environ six degrés.12 Les océans se sont acidifiés, de nombreuses espèces de foraminifères des grands fonds ont disparu, et le climatClimatConditions atmosphériques moyennes d'une région sur le long terme ; ses variations (glaciations, aridifications) ont orienté migrations, agriculture et effondrements de sociétés préhistoriques.→ est resté anormalement chaud pendant plusieurs dizaines de milliers d'années. Il existe toutefois une différence capitale avec la situation actuelle : les émissions humaines de dioxyde de carbone sont aujourd'hui environ dix fois plus rapides que les processus naturels de l'époque.2
Lire la lumière dans des feuilles fossiles
Comment mesurer la densité d'une forêt disparue depuis 56 millions d'années ? Les troncs ne se conservent que rarement, et les feuilles fossiles, souvent fragmentaires, ne disent pas grand-chose de l'ombre qu'elles faisaient. L'équipe de Regan Dunn a contourné le problème en s'intéressant à un détail microscopique : la cuticule, cette fine pellicule cireuse qui recouvre les feuilles et peut survivre des millions d'années dans les sédiments.2
Sur cette cuticule s'imprime le contour des cellules de l'épiderme. Or la forme de ces cellules dépend de la quantité de lumière reçue par la feuille pendant sa croissance. Les feuilles qui poussent à l'ombre développent des cellules plus allongées et aux contours plus sinueux, celles qui poussent en plein soleil forment des cellules plus courtes et plus arrondies.2 En comparant des milliers de cellules fossiles avec des relevés effectués dans des forêts actuelles d'Amérique centrale et du Sud, les chercheurs ont établi une relation « particulièrement solide » entre la forme des cellules et la densité du couvert, exprimée par l'indice de surface foliaire.14
Des forêts au sommet de leur splendeur
Les résultats, obtenus dans les bassins de Bighorn et de Hanna, dans le Wyoming, ont réservé une première surprise. Les forêts n'étaient pas en déclin au moment où le réchauffement a commencé. Bien au contraire : juste avant que les températures ne s'emballent, leurs canopées avaient atteint leur densité maximale depuis des centaines de milliers d'années.4
Ces forêts luxuriantes abritaient des parents des ormes, des noyers, des platanes, des séquoias de l'aube et même des avocatiers.2 La hausse initiale du dioxyde de carbone y avait créé des conditions de croissance favorables : le CO2 est le carburant de la photosynthèse, et un surplus peut, dans certaines limites, stimuler la végétation.
Puis l'effondrement
Mais l'embellie fut de courte durée. À mesure que les températures grimpaient, la chaleur et la sécheresse ont fini par l'emporter sur tous les bénéfices du dioxyde de carbone supplémentaire. Les arbres ont commencé à mourir en masse, et la canopée s'est rapidement éclaircie. Les forêts du Wyoming ont perdu environ 60 % de leur couvert.2
Le paysage s'est transformé. Des fougères ont brièvement colonisé les espaces laissés libres par les arbres. Puis des palmiers et d'autres plantes thermophiles, venus du sud, ont progressivement remonté vers le nord. Les dégâts causés par les insectes sur les feuilles se sont multipliés, signe d'écosystèmes sous tension.12 L'éclaircissement des forêts n'a pas seulement bouleversé la végétation : il a modifié la circulation de l'eau et le transport des sédiments dans tout le bassin, les sols dénudés étant davantage exposés à l'érosion.4
Plus de 100 000 ans de convalescence
Combien de temps les forêts ont-elles mis à se relever ? Bien plus que ce que l'on pourrait imaginer. Le couvert est resté durablement appauvri pendant plus de 100 000 ans.2 Le retour à la normale a dépendu de processus géologiques extrêmement lents. Sous ce climat plus chaud et plus humide par endroits, l'altération chimique des roches s'est accélérée, captant progressivement le carbone atmosphérique pour le stocker, à terme, dans les sédiments marins. Peu à peu, le climat s'est refroidi et l'eau est redevenue plus disponible.4
Les canopées ont fini par se reconstituer, et sont même devenues plus denses qu'avant le réchauffement initial, en retrouvant leur composition d'origine.14 Preuve que les forêts possèdent une remarquable capacité de résilience. Mais une résilience qui se compte en dizaines de millénaires, bien au-delà de l'échelle d'une vie humaine ou même d'une civilisation.
Le Wyoming, archive du temps profond
Si le Wyoming se prête si bien à ce type d'enquête, c'est parce que ses bassins sédimentaires forment l'une des plus belles archives du temps profond au monde. Dans le bassin de Bighorn, les couches de la formation de Willwood s'empilent sur des centaines de mètres, en bandes alternativement rouges, violettes et grises. Chacune correspond à un ancien sol, formé dans une plaine alluviale traversée par des rivières, puis enfoui sous de nouveaux dépôts.3
Ces paléosols enregistrent les variations du climat avec une précision remarquable. Leurs couleurs, leur chimie et les nodules de carbonate qu'ils contiennent permettent de reconstituer l'humidité, la température et la composition isotopique du carbone de l'époque. C'est précisément dans ces couches que l'excursion du carbone du PETM a été identifiée sur le continent, et que les changements de faune et de flore ont pu être suivis pas à pas.
Depuis le XIXe siècle, les paléontologues y collectent aussi des milliers de fossiles de mammifères, de reptiles et de plantes. Les feuilles fossiles étudiées par l'équipe de Regan Dunn, ramassées patiemment pendant plus d'une décennie, viennent compléter ce tableau d'une précision rare, qui fait du Wyoming un véritable laboratoire des climats du passé.1
Le temps profond offre ainsi un recul que nulle autre discipline ne peut fournir. Observer comment les écosystèmes ont réagi à un réchauffement passé, sur des centaines de milliers d'années, permet de mieux comprendre les mécanismes à l'œuvre aujourd'hui, même si l'histoire ne se répète jamais à l'identique.
Un monde qui a façonné nos lointains ancêtres
Le PETM n'a pas seulement bouleversé les forêts. Il a profondément remodelé le monde animal, avec des conséquences qui nous concernent directement. C'est à cette époque que plusieurs grands groupes de mammifères modernes apparaissent brusquement en Amérique du Nord, en Europe et en Asie : les premiers chevaux, les ancêtres des ruminants et des porcs, et les premiers primates de type moderne, les lointains cousins de nos propres ancêtres.3
Le bassin de Bighorn, justement, est l'un des sites où cette révolution est le mieux documentée. On y a observé que certains mammifères, comme le petit cheval primitif Sifrhippus, ont rapetissé pendant le réchauffement, avant de retrouver une taille plus grande lorsque le climat s'est refroidi : une adaptation à la chaleur et à des ressources moins nourrissantes.3 L'histoire des primates, et donc indirectement la nôtre, s'est ainsi écrite en partie dans ces forêts malmenées par la chaleur.
Un miroir pour notre époque
Pour Regan Dunn, la leçon est claire : un surplus de dioxyde de carbone ne stimule la croissance des plantes qu'à l'intérieur de certaines limites de température et d'eau. Au-delà, la chaleur, la sécheresse et les autres stress l'emportent.2 « Quand vous commencez à perdre les forêts, vous perdez ces puits de carbone essentiels », souligne la chercheuse.1
La comparaison avec la situation actuelle a ses limites. Le réchauffement en cours est bien plus rapide que celui du PETM, et les forêts d'aujourd'hui subissent en outre la déforestation, les incendies et la fragmentation de leurs habitats, des pressions que leurs lointaines devancières du Wyoming ne connaissaient pas.1 Le passé ne prédit pas l'avenir, mais il en dessine les contours. Il y a 56 millions d'années, les forêts ont fini par guérir. Il leur a seulement fallu cent mille ans.
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