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.#$*#53,).#-6.&'#/"&#"37"',%(.8# + + + Environnement (Phys. + Biol.) Evolution des espèces Histoire géographique Histoire climatique = Distribution observée Résulte des influences respectives de : - l’histoire = biogéographie historique - et de l’environnement = biogéographie écologique Relation fossiles ! environnement : paléoécologie I. Paléoécologie : relation espèces et paléo-environnements! Différentes approches :! 1." Actualisme = à partir de l"étude des faunes actuelles, transposition à la paléodiversité (partie fossilisée et accessible de la biodiversité passée)# !! utilisation de taxons (sp.) index! !! diversité taxinomique - ex: ce TP# !! diversité morphologique - ex: échinides hauteriviens# !! diversité écologique (diversité des modes de vie)# 2. #approche indirecte = reconstitutions au cas par cas des liens entre biodiversité et environnement passés# 3. approche taphonomique = modalités de fossilisation fournissent des informations sur les environnements anciens# 1. Approche actualiste et Biodiversité fossile Biocénose physiques chimiques biologiques Thanatocénose biologiques tectoniques diagénétiques Taphocénose découverte échantillonnage préparation Collection !"#$%&'()"(*+,%-&*+(./--%$+( 01(2/343"%&'()"(*+,%-&*+(./--%$+( 9"&#(7"3%&'.&# 51(6'-/$"4/3(&+78/*+$$+()"(*+,%-&*+(./--%$+( !"#$%&&'(')*&&+,#'-..-' 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 [email protected]# &*)&'("'#A-# 4"1%0&#<#&")3.*B#># C. macropygus forme basse :;# &*)&'("'#5(,&&%.(# 4"1%0&#<#,,3%+=*.#>#.'#<#)%,50-.#># C. macropygus forme haute 1.3. Diversité morpho. et environnement chez les oursins! C%D.(&%'7#E,(/F,3,5%=*.#$.&#%((75*3%.(&#G# # # #H#36.B.E/3.#$.&#&/"'"-5*.&# #################4,*%&&"5.# 1.3. Diversité morpho. et environnement chez les oursins! C%D.(&%'7#E,(/F,3,5%=*.#$.&#%((75*3%.(&#G# # # #H#36.B.E/3.#$.&#&/"'"-5*.&# 1.3. Diversité morpho. et environnement chez les oursins! C%D.(&%'7#E,(/F,3,5%=*.#$.&#%((75*3%.(&#G# # # #H#36.B.E/3.#$.&#&/"'"-5*.&# 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! 2/3&+9&+(-')%7+3&#%*+(:($;#"&+*%<%+3( [email protected]# 4"1%0&#<#'.((%50-.&#># 4"1%0&# <#4.((*5%-.*B#># 3 .'#<#I,,50-.&#># # :;# 2 SW 1 1. Loire 2. Puisaye-Auxerrois faciès argileux NE marnes 3. Bray-Vittel Une échinofaune diversifiée (26 spp.) J#5.-(.&#.'#.&/01.&#$6,*(&%-&#%((75*3%.(&#1,EE*-&# KL#$%&'(%)*+,-#.'#"),-$"-1.#&.E)3.-'#$7/.-$(.#$.#3"#3%'F,3,5%.#.'#$.&#4"1%0&# 9,.-F,3.1'M/*&# O,3"&'.(# N,B"&'.(# 93M/.,/M5*&# P3"5%,1F"&E"# PFM33,)(%&&*&# PM5,(FM-1F*&# PM5*(*&# NE ."/0,(#1- 3%)&&"415,,+,- 3)6+1+,- 3)6"1%)$'%+,- SW 2"&0,(#1- 3&065"'%0,70- !&)*#"*)6+,- !"#$%"&#'()*+,- 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 C%"5("EE.#$.#[email protected]??# /#K#ST# /#K#QR# E( D( A( @( B( 0B( A( C( A( /0*0'K#VQ# 2( /#K#QU# 1. Comparaison des richesses taxinomiques X.&*(.#$.#;F%Y"Z.(#G#?F([E.&*(.#$.#1F"-5.E.-'#G#'*(-#,D.(\## /#K#QR# _ ?F((G(I(8("(-L8-K(N(5( /#K#ST# E( D( A( @( T#c#d;#c#`## A( 0B( B( C( A( 2( /#K#QU# /0*0'K#VQ# _ GH(?F(IDJEK(G(I(89:;L89<;-K(M(5(K#VT]QR^V#_#`#K#T^ab 2. Caractérisation de la diversité taxinomique "!#e%1F.&&.#&/71%A=*.#K#?)#.&/01.&# # "!#C%D.(&%'7#K#?)#.&/01.&#/,-$7(7#/"(#3.*(#"),-$"-1.# =>(($%D.(&%'7##$8O##G#3,1"3.#[&%'.^#&'"+,-^#/3*&#/.+'.#I,-.#$671F"-+33,--"5.\# # =P(($%D.(&%'7#,#77##G#(75%,-"3.^#','"3.#[.-&.E)3.#$.#3"#I,-.#$#67'*$.\# # =?(#$%D.(&%'7#Q+&##G#'*(-,D.(^#(.-,*D.33.E.-'#$6.&/01.&#$6*-#&%'.#2#36"*'(.## # # # # #[$"-&#36.&/"1.#,*#3.#'.E/&\# # # #GH(=P(G(=>R=?( %E/,('"-1.#$.&#1F"-5.E.-'&# .-D%(,--.E.-'"*B#&*(#3"#$%D.(&%'7#[.-'(.# &%'.&#G#3*E%0(.^#&7$%E.-'&^#'.E/7("'*(.f\# Abondance relative (log) 2. Distribution des abondances S*#8O%T"+()+(FO%U#V+*(W()%-&*%Q"4/3(8#*(*#3,()+-(#Q/3)#3X+-( Abondances inégales entre sp = diversité # toutes sp ont même abondance diversité # distribution log-normale rang des espèces (vers la moins abondante) @B.E/3.#$.#$,--7.&#(7.33.&# diversité # 2. Mesures de la diversité =>(W(\O#33/3(( [3)%X+-()+()%<+*-%&'(=>(( [3)%X+()+(\O#33/3( # [ \# O6#K#g#h# -%]?#i#3-[-%]?\ # O6j#K#g#[-"]?j#i#3-#-"]?j#\#k#[-)]?j#i3-#-)]?j\#k#f# # )10Z( O6j#K#g#[#QV]bV#i#3-#QV]bV\# #######k#[#`T]bV#i#3-#`T]bV\# #1AC( #######k#[#aT]bV#i#3-#aT]bV\# X10ZJ0C( #####K#T^RJ# ( +1YZ( # Q15Z( # O6l#K#`^TV# E( D( # ( V#.&/01.&#G#"^#)^#1^#$^#.#.'#3.*(&#"),-$"-1.&#[-%\#.-#$.*B#&%'.&##j#.'#l# 2. Mesures de la diversité =>(W(\%78-/3( [3)%X+-()+()%<+*-%&'(=>(( [3)%X+()+(\%78-/3(W(5L=(# # [ \ C#K#h# -%[-%g`\#]#?[?g`\ # # Cj#K#[-"[-"g`\#]#?j[?jg`\\#k#[-)[-)g`\#]#?j[?jg`\\#k#f### # Cj#K##[QViQS\#]#[bVibS\# )10Z( #######k#[`TiR\#]#[bVibS\## #######k#[aTi`R\#]#[bVibS\## #1AC( #######K#T^S# X10ZJ0C( # ( +1YZ( `]Cj#K#a^V# Q15Z( # E( `]Cl#K#a^J# D( # V#.&/01.&#G#"^#)^#1^#$^#.#.'#3.*(&#"),-$"-1.&#[-%\#.-#$.*B#&%'.&##j#.'#l# # 2. Comparaison des diversités =?(W(\]*+3-+3(( 2#$X"$()+($#()%<+*-%&'(=?(G(*+3/"<+$$+7+3&()+()%<+*-%&'(( [3)%X+()+(-%7%$#*%&'()+(\]*+3-+3(W( # (2^(G(0=^LI^DR^EK(K#aiaT][bVkJV\KT^aU# # C%D.(&%'7#).'"#G# # #=?(G(5N2^(K#T^UQ# )10Z( #1AC( Q15Z( D( X10ZJ0C( ( +1YZ( E( V#.&/01.&#G#"^#)^#1^#$^#.#.'#3.*(&#"),-$"-1.&#.-#$.*B#&%'.&##j#.'#l# C%"5("EE.#$.#[email protected]??#.'#(%1F.&&.#&/71%A=*.# \#Q$+"9(_5( I0AN0YK( `/$%4T"+(_5( [email protected]( Z( Z( 0( 123*452,6578' 5 1 0 0 93M/.,/M5*&# `/$%4T"+(_Z( Ib5NbCK( 1&+3"*65+89+' 3. Comparaison des niveaux de diversité 2/"*Q+()+(FO%U#V+*(W(*+$#4/3(#Q/3)#3X+(M(*#3,()+-(+-8cX+-( Abondances relatives (log) \#Q$+"9(_5( I0AN0YK( `# `# a# Q# S# V# `/$%4T"+(_5( [email protected]( b# U# J# `# `# a# Q# S# V# b# `/$%4T"+(_Z( Ib5NbCK( U# J# `# T^`# T^`# T^`# T^T`# T^T`# T^T`# T^TT`# T^TT`# T^TT`# rang des espèces en fonction de leurs abondances relatives `# a# Q# S# V# b# U# J# 3. Comparaison des niveaux de diversité 2/"*Q+()+(FO%U#V+*(W(*+$#4/3(#Q/3)#3X+(M(*#3,()+-(+-8cX+-( rang des espèces en fonction de leurs abondances relatives \#Q$+"9(_5( I0AN0YK( `/$%4T"+(_Z( Ib5NbCK( Abondances relatives (log) `# T^`# T^T`# `/$%4T"+(_5( [email protected]( T^TT`# `# a# Q# S# V# b# U# J# 2. Calcul de la diversité beta - =?( -%7%$#*%&'( `J(_5( `J(_Z( \J(_5( @ad( BYd( `J(_5( ( @Yd( )%<+*-%&'(Q+&#( `J(_5( `J(_Z( \J(_5( 00d( ABd( `J(_5( ( 0Bd(