Les radiations évolutives

Les radiations évolutives
P.-O. Antoine
Master 2 Paléontologie
Montpellier 2, 26/09/2011
Définition : Une radiation évolutive ou radiation
adaptative correspond à l’évolution rapide, à
partir d'un ancêtre commun, d'un ensemble
d'espèces d'un même groupe d'organismes,
caractérisées par une grande diversité
écologique et morphologique. Chaque nouvelle
espèce est adaptée à une niche particulière.
(adapté de Wikipedia)
Théorie de l’évolution (Darwin 1859):
« descendance avec modification »
Variabilité et dérive génétique
La spéciation
L’espèce mère se transforme
en une autre espèce
L’espèce mère se transforme
en deux autres espèces
D’après Neige & Rouget (2002)
Adaptation et stratégies adaptatives
Adaptation
Ensemble des modifications héréditaires sélectionnées
chez une espèce, résultant d'une situation nouvelle
(apparition d'un prédateur, modification du climat...) et
conduisant à une meilleure adéquation avec les
(nouvelles) variables environnementales (Wikipedia)
Exaptation
adaptation sélective dans laquelle la fonction
actuellement remplie par une structure donnée n'était
pas celle remplie initialement, avant que n'intervienne
la pression de la sélection naturelle
Stratégies adaptatives
• Stratégie r : environnements variables et/ou hostiles
 taux reproductif élevé, durée de vie courte, individus de petite taille,
formes non spécialisées
• Stratégie K : conditions stables du milieu
 fécondité et mortalité faible, durée de vie longue, taille accrue, formes
spécialisées
Changements de stratégie
Les crises et les explosions radiatives rythment l’évolution
Quelques exemples de
radiations évolutives
parmi les métazoaires
El Albani et al. (2010)
a, b, Macrofossiles dans leur forme coloniale, localité FB2. Echelles : 1 cm.
Donoghue & Antcliffe (2010, Nature)
Avant les Schistes de Burgess et l’explosion cambrienne
Les Schistes de Burgess et l’explosion cambrienne
Budd (2006)
…nature des squelettes
« Biodiversité » anté-cambrienne et émergence de la prédation (Bengtson, 2002)
DIVERSITÉ SPÉCIFIQUE FAIBLE A BURGESS
(168 espèces, dont 148 espèces animales)
compte tenu du grand nombre de plans architecturaux
Budd (2006)
Cet intervalle (385-325 Ma) était appelé "Hexapoda Gap"
Strudiella devonica (Garrouste et al., 2012)
http://www.nature.com/nature/journal/v488/n7409/full/nature11281.html
©2009 by S. M. Gon III
Evolution phanérozoïque de la diversité des genres de brachiopodes
Diversité comparée des organismes
marins à deux valves
brachiopodes
bivalves
La valse des céphalopodes
Clarkson (2004)
Impact des « crises »
sur le parcours
évolutif des
Ammonoïdes:
Extinctions →
canalisation et
libération de
niches
→ Radiations
évolutives
Chez les vertébrés
benthiques, petites tailles,
microphages, filtreurs
Ostracodermes =
« agnathes »
cuirassés
Plusieurs radiations
adaptatives au
Paléozoïque
Et des Extinctions
fin-Ordovicien
(Ashgill)
fin-Dévonien:
(Frasnien/Famennien)
la diversification
des amphibiens
Oiseaux…
…et ptérosaures
Et les mammifères, dans tout ça ?
Meredith et al. (2011)
Meredith et al. (2011)
L’importance des fossiles
Les patrons dentaires chez les placentaires
Hartenberger (2001)
Une évolution morphologique majeure au Paléocène :
apparition d'une nouvelle cuspide aux molaires supérieures
(l'hypocône)
Cette cuspide, qui permet une mastication plus
efficace des aliments végétaux, est notamment à
l'origine de la radiation extraordinaire des
"condylarthres", les herbivores primitifs (une
dizaine de familles éteintes), avec un très large
spectre adaptatif.
paracône
métacône
Une famille de condylarthres - les mésonychidés évolue même au Paléocène avec un régime
carnassier spécialisé.
protocône
hypocône
Lopez-Martinez & Pelaez-Campomanes (1999)
Le Paléocène (65,5-55 Ma) correspond à l'explosion
initiale des lignées de placentaires et de marsupiaux
(diversification des lignées primitives).
1A) La première radiation des marsupiaux au Paléocène a lieu en
Amérique du Sud. A partir du seul clade des didelphidés
(Peradectes) qui a franchi la limite Crétacé-Tertaire, elle est à
l'origine d'une dizaine de familles dont celle des carnassiers
marsupiaux (borhyaenidés) et des polydolopidés, dont la denture
évoque celle des multituberculés et des rongeurs.
1B) Une seconde radiation marsupiale (Syndactyla) se développe
en Australie qui est leur grand centre de diversité actuel. C’est la
plus importante.
2) Chez les placentaires, il y a d'abord une grande augmentation
de taille extraordinaire, avec plusieurs espèces du Paléocène
supérieur qui atteignent ou dépassent 50 kg. Les premiers
véritables grands mammifères apparaissent alors, avec des
pantodontes de la taille des rhinocéros (Titanoides et
Coryphodon).
Transition Paléocène-Eocène (55 Ma) :
2ème grande étape de la radiation paléogène des mammifères modernes,
avec extinction progressive de la faune primitive...
Deux grands groupes des mammifères paléocènes déclinent alors :
1) Les formes archaïques généralisées : insectivores primitifs "proteuthériens" (paléoryctidés,
pantolestidés), "condylarthres" et plésiadapiformes
1) Les formes précocement spécialisées, ou « expérimentales » : pantodontes, tillodontes,
taeniodontes, et dinocérates.
Les multituberculés sont également sur le déclin, en corrélation avec la diversification des
rongeurs. Au total, près d'une dizaine d'ordres disparaissent.
… et apparition de la plupart des ordres actuels de placentaires :
1) ongulés modernes périssodactyles (chevaux, rhinocéros) et artiodactyles (bovins,
chameaux, antilopes), proboscidiens (éléphants), siréniens (lamantins), hyracoïdes
(damans), cétacés (baleines), macroscélides (rats à trompes africains), carnivores
modernes (miacidés), chiroptères (chauves-souris) [afrothères et laurasiathères,
férongulés],
1) rongeurs (souris), lagomorphes (lapins) et primates vrais [euarchontoglires].
1) Quelques ordres éteints apparaissent à cette époque, tels que les embrithopodes,
représentés alors en Asie par Phenacolophus [téthythères]
L'apparition brusque de plusieurs de ces ordres laisse soupçonner leur plus grande
ancienneté, notamment pour les ongulés et les primates.
L'ensemble des grands plans adaptatifs des mammifères actuels sont alors
développés : fouisseurs, insectivores, carnassiers, omnivores et herbivores
ongulés modernes.
Les milieux aériens (chiroptères) et aquatiques (cétacés, siréniens) sont colonisés.
Tous les continents sont conquis par les placentaires, à la seule exception de
l'Australie, domaine réservé des marsupiaux.
D'après Benton (2005)
Exercice : Lecture critique d'articles
Principal events across the Vendian-Cambrian boundary, spanning an interval of
approximately 60 Myr (570–510 Myr), in the context of the early evolution of metazoans.
Conway Morris ( 2000, PNAS)
Schuettpelz & Pryer (2009, PNAS)