CM_Paléoécologie_2015

Paléoécologie : paléo-biodiversité et paléo-environnements!
Introduction
I. Les différentes approches en paléoécologie
1.! approches actualistes
1.1. les taxons index
1.2. diversité taxinomique
1.3. diversité morphologique
2. Approches indirectes
3. Approche taphonomique
II. Cas d’étude : les oursins hauteriviens
!"#$%&'(%)*+,-#$.&#.&/01.&#2#3"#&*(4"1.#$*#53,).#-6.&'#/"&#"37"',%(.8#
+
+
+
Environnement (Phys. + Biol.)
Evolution des espèces
Histoire géographique
Histoire climatique
=
Distribution observée
Résulte des influences respectives de :
- l’histoire = biogéographie historique
- et de l’environnement = biogéographie écologique
Relation fossiles ! environnement : paléoécologie
I. Paléoécologie : relation espèces et paléo-environnements!
Différentes approches :!
1." Actualisme = à partir de l"étude des faunes actuelles, transposition à la paléodiversité (partie fossilisée et accessible de la biodiversité passée)#
!! utilisation de taxons (sp.) index!
!! diversité taxinomique - ex: ce TP#
!! diversité morphologique - ex: échinides hauteriviens#
!! diversité écologique (diversité des modes de vie)#
2. #approche indirecte = reconstitutions au cas par cas des liens entre
biodiversité et environnement passés#
3. approche taphonomique = modalités de fossilisation fournissent des
informations sur les environnements anciens#
1. Approche actualiste et Biodiversité fossile
Biocénose
physiques
chimiques
biologiques
Thanatocénose
biologiques
tectoniques
diagénétiques
Taphocénose
découverte
échantillonnage
préparation
Collection
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1.1. Approche actualiste : taxon index!
1.2. Approche actualiste : diversité taxinomique et latitude!
1.2. Diversité taxinomique et paléo-latitudes!
1.2. Diversité taxinomique et paléo-latitudes!
1.2. Diversité taxinomique et latitudes : les rongeurs!
Les plus anciens fossiles de rongeurs : Paléocène et Éocène (60 et 55 Ma)
-! radiation adaptative : environ 17 familles et 44 genres
-! origine en Asie centrale => tous continents, niches écologiques variées
groupe intéressant en milieu terrestre
Famille des Muridae la plus diversifiée :
!! Murinae = rats et souris
!! Arvicolinae = campagnols
!! Deux sous-familles assez récentes : Murinae (12 Ma) et Arvicolinae (5 Ma)
1.2. Diversité écologique et taille chez les rongeurs!
Hydrochaeris (Capybara) : le plus gros rongeur actuel (Am. du Sud)#
Longueur : 1,25 m!
Poids : 50 kg!
#
.
Herbivore semi-aquatique. #
Molaires de 4 cm de long.#
Prédateurs : le puma et l"anaconda.#
Nannomys - Le plus petit rongeur (Afrique sub-saharienne)#
Longueur : 4 cm!
Poids : 2 à 3 grammes!
Le plus gros rongeur fossile (Miocène, Vénézuela)#
Phoberomys pattersoni :#
#
Découverte récente : 2000#
Poids : estimé à près de 700 kg.#
Herbivore et semi-aquatique. #
Proche parent du cochon d"Inde
(qui pèse 1 kg).#
Longueur : 3 m!
Hauteur : 1,3 m!
Poids estimé : 700 kg!
1.2. Diversité taxinomique et latitudes!
Distribution géographique actuelle des campagnols#
1 à 2 sp
3 à 5 sp
6 à 15 sp
Distribution holarctique!
252 faunes analysées!
Température moyenne annuelle (°C)!
Richesse spécifique des campagnoles et température#
#=> fonction de transfert!
30#
Old World!
25#
New World!
20#
15#
10#
5#
0#
-5#
-10#
-15#
0#
5#
Nombre d#espèces!
Température = -2.82 * NSp + 20.07
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
10#
!Erreur = 3.74!
!R2 = 0.85!
!N = 253!
Transfert aux fossiles : grotte de Gigny (Pléistocène, Jura)
IV
V
VI
VI
VI
VI
VI
VII
VIII
IX
IX
X
XI
XII
XIII
XIII
XIVa sup
Upper Pleniglacial
Phosphate (T°C)
12370
22430
28500
Phosphate vs Richesse spécifique
Estimations des T°C entre
0 et 12.5°C pour le
phosphate
Estimations des T°C entre
-2.5 et 12.5 °C pour la
richesse spécifique
XIVa inf
XIVb
XV
XV
XV inf
XVIa sup
XVIa inf
XVIb sup
XVIb sup
XVIb inf
XVIb inf
XVII sup
XVII inf
XIXa
XIXb
XIXc
XIXc
XX
-7.5
Lower Pleniglacial
XV
Intervalidation
des 2 signaux
0
7.5
15
-7.5
0
7.5
15
Nombre d"espèces#
1.2. Climat et diversité taxinomique chez les ongulés!
#
3
R!2!= ,239!
2.5!
#
Seulement 24% de la richesse
spécifique dépend des températures
Pour la sous-famille des Caprinae
2
1.5!
#
1
.5!
#
0
##
- .5!
-5
#
0
#
5
##
10
##
15
##
20
##
25
##
30
Température moyenne annuelle (°C)
2!
Moins de 40% de la
richesse spécifique dépend
des températures pour la
sous-famille des Bovinae
Nombre d’espèces!
3!
R! = .396!
2.5!
2!
1.5!
1!
.5!
0!
- .5!
-5
!!
!
0
!
5
!!
10
!!
15
!!
20
!!
25
Température moyenne annuelle (°C)!
!!
30
1.2. Diversité taxinomique chez les mammifères!
Relation poids – milieu : les cénogrammes
Escarguel et al. 2008
L’exemple du Paléogène du Quercy et de la Limagne
IV
II
III
I
IV
Escarguel et al. 2008
1.3. Diversité morphologique et environnement!
Relation morphologie - environnement
1.! Quantification de la variation de forme
2.! Corrélation avec l’environnement
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C. macropygus
forme basse
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C. macropygus
forme haute
1.3. Diversité morpho. et environnement chez les oursins!
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#
#
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1.3. Diversité morpho. et environnement chez les oursins!
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1.3. Diversité morpho. et environnement chez les oursins!
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#
#
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2. Approche indirecte!
Richesse spécifique et diversité écologique des échinodermes
dans le Crétacé d’Angleterre
Les fluctuations latérales et stratigraphiques
soulignent les variations de niveau marin
Les fluctuations latérales de faunes soulignent les changements de profondeur
3. Approche taphonomique (cf cours Taphonomie)!
3. Approche taphonomique!
Accumulation par des courants!
Caractéristiques!
Tri par taille#
Coquilles orientées#
Peu d"altération des coquilles#
Peu de fragmentation des coquilles#
Processus taphonomiques!
Transport hydrodynamique#
Lessivage#
3. Approche taphonomique!
Accumulation par tempêtes successives!
Caractéristiques!
Pas de tri#
Débris de coquilles non orientées#
Peu d"altération des coquilles#
Intense fragmentation des coquilles#
Processus taphonomiques!
Transport hydrodynamique#
Remaniement#
II. Cas d#étude : les faunes d#oursins hauteriviennes!
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3
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#
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2
SW
1
1. Loire
2. Puisaye-Auxerrois
faciès argileux
NE
marnes
3. Bray-Vittel
Une échinofaune diversifiée (26 spp.)
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NE
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SW
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!"#$%"&#'()*+,-
Abondance et distribution des 8 sp communes
NE
Abondances relatives des 8 taxons
SW
100%
90%
80%
coenholectypus
70%
pygorhynchus
60%
clypeopygus
50%
pygurus
40%
plagiochasma
30%
phyllobrissus
20%
holaster
10%
toxaster
0%
1
4
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94
N° site
NE
SW
II. Cas d#étude : les faunes d#oursins hauteriviennes!
1.! Richesse taxinomique (= richesse spécifique)
- distribution = diagramme de Venn
- comparaison = mesure de Whittaker
2. Diversité taxinomique (= diversité spécifique)
- distribution des abondances
= graphique de Whittaker
- mesure de la diversité : =>
= indices de Shannon + Simpson
- comparaison des diversités : =?
1. Distribution de la richesse taxinomique
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/#K#ST#
/#K#QR#
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D(
A(
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B(
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A(
C(
A(
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1. Comparaison des richesses taxinomiques
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_
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2. Caractérisation de la diversité taxinomique
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#
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#
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#
#
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&%'.&#G#3*E%0(.^#&7$%E.-'&^#'.E/7("'*(.f\#
Abondance relative (log)
2. Distribution des abondances
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Abondances inégales entre sp = diversité #
toutes sp ont même abondance
diversité #
distribution log-normale
rang des espèces (vers la moins abondante)
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diversité #
2. Mesures de la diversité =>(W(\O#33/3((
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2. Comparaison des diversités =?(W(\]*+3-+3((
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123*452,6578'
5
1
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3. Comparaison des niveaux de diversité
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Abondances relatives (log)
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rang des espèces en fonction de leurs abondances relatives
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3. Comparaison des niveaux de diversité
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rang des espèces en fonction de leurs abondances relatives
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Abondances relatives (log)
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a#
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b#
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J#
2. Calcul de la diversité beta - =?(
-%7%$#*%&'(
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`J(_Z(
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(
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