Climat, Environnement et Evolution de la Biodiversité … · Climat, Environnement et Evolution de...
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Climat, Environnement et Evolution de la Biodiversité au cours des temps géologiques
Gilles EscarguelLab. « Paléoenvironnements & Paléobiosphère »
UMR-CNRS 5125, Université Lyon [email protected]
Quel(s) problème(s), quelle(s) question(s) ?
En permanence, des espèces apparaissent et disparaissent : la durée de vie moyenne d’une espèce est de l’ordre de 1 à
10 M.a.
Très peu d’espèces présentent une aire de distribution globale
Au cours des temps géologiques, des (100aines de) millions d’espèces sont apparues, ont vécu, puis ont disparula biodiversité n’est pas uniformément distribuée sur Terre
- Comment les êtres vivant se distribuent-ils dans le temps et dans l’espace ?
- Quels sont les paramètres et mécanismes de contrôle de ces distributions ?
Quel(s) problème(s), quelle(s) question(s) ?
Dans tous les cas, quel(s) facteur(s) détermine(nt) ces variations spatiales et temporelles ?
A un endroit donné (localité, région, continent, global), comment la biodiversité
évolue-t’elle
au cours du temps ?
A un moment donné, comment la biodiversité se distribue-t’elle géographiquement ?
1.-
Evolution
de la biodiversité
globale
au cours du Phanérozoïque
2.-
Evolution
de la biodiversité
régionale au cours du temps3.-
Diversification d’un clade au cours du temps : l’exemple des rongeurs
Trois exemples à
différents niveaux d’intégration taxinomique, géographique et temporelle :
Diversité
marine familiale durant le Phanérozoïque (Erwin et al., 1987)
Nom
bre
de F
amill
es 1-
Cambrien moy.2-
Ordovicien/Silurien
3-
Frasnien/Famennien4-
Permien/Trias
5-
Trias/Jurassique*-
Jurassique/Crétacé
6-
Crétacé/Paléogène
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
Avant toute chose…
Comment obtenir, analyser et interpréter de telles courbes ?
Qu’est-ce que la biodiversité
?!...
Diversité taxinomique : nombre et abondance relative des taxons (spécifique, générique, familiale…)
Un inventaire
d’espèces (p.ex., communautés de reproduction) coexistant à
un endroit (±
vaste) et un moment (±
long) donnés
Diversité génétique : nombre, abondance relative et variabilité
des génomes
Diversité phylogénétique : nombre et abondance relative de groupes évolutifs (clades) distinctsDiversité phénétique (disparité) : nombre et abondance relative de types morphologiques distinctsDiversité fonctionnelle : nombre, intensité et complexitédes interactions entre populations
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
Diversité taxinomique : richesse et équitabilité(= distribution des abondances relatives) des taxonsDiversité génétique : nb. d’allèles par locus, nb. d’individus polymorphiques, % de loci
polymorphique par génome…
Diversité phylogénétique : D.T. intégrant le degré de parenté
entre les différents taxons (longueurs de branches)
Diversité phénétique (disparité) : degré de dispersion des taxons au sein d’espaces biométrique multi-dimensionnels
La biodiversité, ça se mesure !
…Car mesurer, c’est d’abord décrire, pour pouvoir ensuite comparer
Diversité fonctionnelle : richesse et équitabilité des groupes fonctionnels
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
Biodiversité
& Temps : mesure de taux d’évolution
Temps
Zon
e 1
Zon
e 2
Zon
e 3
7
9
8
t1
t2
Taux : quantité
proportionnelle de changement par unité
de temps
Nb.App.Nb.Ext.
+4
+6
+2
-4
-3
-5t3
N
Biodiversité
& Temps : mesure de taux d’évolutionTaux : quantité
proportionnelle de changement par unité
de temps
Taux d’apparition
:Nb.App.
N ×
tRA
=
Taux d’extinction
:Nb.Ext.
N ×
tRE
=
Taux de renouvellement :RR
= RA
+ RE
Diversification nette :ΔR = RA
-
RE
Volatilité
:V = │RA
-
RE
│
Temps
Zon
e 1
Zon
e 2
Zon
e 3
+4-4
Nb.App.Nb.Ext.
+6-3
+2-5
7
9
8
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
t1
t2
t3
N
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)Librement accessible à
: http://strata.geology.wisc.edu/jack/
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)Librement accessible à
: http://strata.geology.wisc.edu/jack/
1. Choisir un/des groupes(faune entière, phylums ou classes)
2. Soumettre le choix
3. Copier-coller
les tableaux de résultats dans un tableur(ne pas oublier le remplace-
ment
automatique des «
.
» en «
,
»)
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)Librement accessible à
: http://strata.geology.wisc.edu/jack/
Stage : Etage
de l’échelle géologiqueDate : Age du début de l’Etage
q Lmy et p Lmy : taux d’extinction et d’apparition
par taxon et par
million d’années (Foote, 2000) :
tbL)(Xbt)(X
btXln ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−+−
−−=q
tFt)(Xbt)(X
btXln ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−+−
−−=p
Eta
geX
X−FLX−bLX−FtX−bt
t
Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Nom
bre
de G
enre
s
? ?
?
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)Librement accessible à
: http://strata.geology.wisc.edu/jack/
Changements de diversité
totale :combinaison d’apparitions et d’extinctions
Séparation des signaux
1- Cambrien moy.2-
Ordovicien/Silurien
3-
Frasnien/Famennien4-
Permien/Trias
5-
Trias/Jurassique*-
Jurassique/Crétacé
6-
Crétacé/Paléogène ?!!!
6
54
2 3
1
*
Taux d'extinction par taxon et par million d'année
0,001
0,01
0,1
1
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Taux
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)Librement accessible à
: http://strata.geology.wisc.edu/jack/
S/D
Ci
/Cs
Ki
/Ks
Pleist.
6
5
42
3
1
*
Ci
1- Camb. moy. ; 2-
Ordo./Silur. ; 3- Fras./Famen. ; 4-
Perm./Trias ;5- Trias/Juras. ; *- Juras./Crét. ; 6- Crét./Paléog.
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)Librement accessible à
: http://strata.geology.wisc.edu/jack/
Taux d'apparition par taxon et par million d'années
0,001
0,01
0,1
1
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Taux
S/D
Ci
/Cs Ki
/Ks
Pleist.6
5
423
1
*
Ci
1- Camb. moy. ; 2-
Ordo./Silur. ; 3- Fras./Famen. ; 4-
Perm./Trias ;5- Trias/Juras. ; *- Juras./Crét. ; 6- Crét./Paléog.
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)Librement accessible à
: http://strata.geology.wisc.edu/jack/
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
050100150200250300350400450500550
Taux derenouvellement :
RR
= p + q
-0,15
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
050100150200250300350400450500550
Diversificationnette :
ΔR = p -
q
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
050100150200250300350400450500550
Volatilité
:V = │p -
q│
S/D
Ci
/Cs Ki
/KsPleist.
65
423
1
*
Ci
1- Camb. moy. ; 2-
Ordo./Silur. ; 3-
Fras./Famen. ; 4- Perm./Trias
; 5-
Trias/Juras. ; *-
Juras./Crét. ; 6- Crét./Paléog.
Différents cas de figures :2 ≠
3 ; 2 ≠
4 ; 4 ≠
5 ; 4 ≈
6
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
Relation entre les taux d’apparition
et les taux d’extinction
?
Taux d'apparition et d'extinction par taxon et par million d'années
0,001
0,01
0,1
1
0100200300400500
Temps (en Millions d'années)
Taux
Analyse de corrélation croisée : recherche du décalage temporel entre taux d’apparition et d’extinction maximisant la corrélation entre les deux séries
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
Relation entre les taux d’apparition
et les taux d’extinction
?
Analyse de corrélation croisée : recherche du décalage temporel entre taux d’apparition et d’extinction maximisant la corrélation entre les deux séries
-32 -24 -16 -8 0 8 16 24 32
-0,24
-0,12
0
0,12
0,24
0,36
0,48
0,6
0,72
Décalage (en nombre d’étages) entre p et q
Cor
réla
tion
en
tre
pet
qDécalage de +2 étages
[qE ; pE+2]
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
Corrélation maximale des taux d’apparition
(p) et d’extinction
(q) pour un décalage de +2 étages [qE ; pE+2]
0,01
0,1
1
0,001 0,01 0,1 1
Taux d'extinction pour un étage
Taux
d'a
ppar
ition
2 é
tage
s ap
rès
Délai de 5-10 M.a. entre une phase d’extinction et sa phase de re-diversification consécutive
R²
≈
55%
Relation entre les taux d’apparition
et les taux d’extinction
?
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
Quel(s) modèle(s) de diversification ?
Temps
Div
ersi
té
Linéaire(+)
TempsD
iver
sité
Exponentiel(×)
Temps
Div
ersi
té
Logistique(×)
Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Nom
bre
de G
enre
s
C/O P/T
?
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
Quel(s) modèle(s) de diversification ?
Temps
Div
ersi
té
Linéaire(+)
TempsD
iver
sité
Exponentiel(×)
Temps
Div
ersi
té
Logistique(×)
Nom
bre
de
Fam
illes
Diversité
familiale marine totale ?
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
Quel(s) modèle(s) de diversification ?Oui mais…
6
54
23
1
*
Données génériques standardisées à
16,200 spécimens par intervalle temporel
Alroy
et al.,2008
~17°c
~10°c
~25°c
Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
0100020003000400050006000
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Nom
bre
de G
enre
s
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
Relation Biodiversité
–
Climat –
Environnement
δ180
0100200300400500
0
3
-3
654
2 31 *
65
4
2
3
1
*
Températures
M.a.http
://f
r.wik
iped
ia.or
g/w
iki/
Hist
oire
_du_
clim
at
Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
0100020003000400050006000
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Nom
bre
de G
enre
s
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)×
CO
2ac
tuel
1
5
10
15
20
25
0100200300400500
654
2 31 *
65
4
2
3
1
*
Pression partielle en CO2
M.a.
Relation Biodiversité
–
Climat –
Environnement
Bern
er, 1
998
Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
0100020003000400050006000
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Nom
bre
de G
enre
s
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
0100200300400500
Niv
eau
mar
in (
m)
-100
0
100
200
300
400 Niveau marin relatif
654
2 31 *
6
54
2
3
1
*
M.a.
Relation Biodiversité
–
Climat –
Environnement
Hall
am, 1
984
; Hall
am, 1
989
Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
0100020003000400050006000
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Nom
bre
de G
enre
s
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
Impacts météoritiques (Diam. > 20km)
0100200300400500 M.a.* ** ***** *** * ** ** *
654
2 31 *
6542 31 *
Trapps volcaniques (Vol. > 106
km3)
0100200300400500 M.a.* ** ** ** ** **
6542 31 *
Relation Biodiversité
–
Climat –
Environnement
http
://w
ww
.mor
ien-in
stitu
te.o
rg/i
mpa
ct_c
rate
rs.h
tml
Wig
nall,
200
1Co
urtil
lot&
Ren
ne, 2
003
Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
0100020003000400050006000
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Nom
bre
de G
enre
s
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
654
2 31 *
Relation Biodiversité
–
Climat –
Environnement
1-
Cambrien moy. : glaciation & chute p.p. O2
(?)2-
Ordovicien/Silurien : glaciation & chute du niveau marin
3-
Frasnien/Famennien
: traps
& glaciation & impact météoritique (?)4-
Permien/Trias : traps
de Sibérie & super-continentalisation
(+glaciation?)
5-
Trias/Jurassique : traps
CAMP (Atlantique) & impact météoritique (?)*-
Jurassique/Crétacé
: chute du niveau marin (?) & glaciation (?) & impact (?)
6-
Crétacé/Paléogène : traps
du Deccan & impact météoritique
Cause(s) des Crises d’extinction majeures ?
Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
0100020003000400050006000
050100150200250300350400450500550
Temps (en Millions d'années)
Nom
bre
de G
enre
s
Application à
partir de la base de données de J.J. Sepkoski
Jr. (2002)
654
2 31 *
Relation Biodiversité
–
Climat –
Environnement
… Et donc ???Pas de «
règle générale
»
évidente, tant pour la courbe
globale que pour les phases d’extinctions massives(~60% de la variation totale)
Niveau d’analyse écologiquement non-fonctionnel…
Diversité
globale
Diversité
ε(continent, océan)
Biodiversité
& Géographie : du local au global
Divesité
γ(régionale)
Diversité
α(locale)
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…W
hitta
ker,
1977
Biodiversité
& Géographie : du local au global
D’une diversité
à
l’autre : les diversités β
et δ
α1 α2 α3
α6α5α4
γ
∑≤≤ ii αγα )max(
βαγ +=
β et δ : hétérogénéité
des assemblages locaux et régionaux
γ1 γ2 γ3
γ6γ5γ4
ε
δγε +=∑≤≤ ii γεγ )max(
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…W
hitta
ker,
1977
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
* **
*
Régions naturelles (< ~10,000 km2) fossilifères couvrant > 15 M.a. d’évolution des Mammifères
65-30 M.a.(Wyoming)
22-2 M.a.(Espagne centrale)
40-22 M.a.(Quercy)
30-5 M.a.(Riversleigh)
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
La région naturelle du Quercy (S.O. Massif Central)
http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Satellite_image_of_France_in_August_2002.jpg
http
://w
ww
.que
rcy.n
et/g
eolo
gie/
imag
es/c
arte
_geo
lo.jp
g
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
Paléo-karst
exploité
de 1867 à
1907Jusqu’à
30,000 tonnes de phosphorites / an
Premiers fossiles identifiés dès ~1870
Les Phosphorites du Quercy :~150
localités fossilifères connues couvrant
~18
millions d’années sur une surface de ~7000
km2
Raynal-St Antonin (1872) Dur
anth
on&
Rip
oll,
2006
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
Les Phosphorites du Quercy :~150
localités fossilifères connues couvrant
~18
millions d’années sur une surface de ~7000
km2
EOCENE OLIGOCENE MIOCENE
Inf. moyen supérieur inférieur inférieursupérieur
15
5
10
-33.7 -23 M.a.-48 -39
27Nombre de Localités
Intervalle étudié
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
BUT : étudier les peuplements de mammifères et leur renouvellement aux échelles locale (quelques km2) et
régionale (qq
milliers de km2)
Base de données des présences de 331 lignées de mammifères dans ~150 localités réparties dans 18 intervalles successifs de ~1 million d’années
Tableau de données par
intervalle temporel
(20 colonnes × 331 lignes)
Escarguel
& Legendre, 2006Escarguel
et al., 2008
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
BUT : étudier les peuplements de mammifères et leur renouvellement aux échelles locale (quelques km2) et
régionale (qq
milliers de km2)
A l’échelle de chaque localité :Analyse des Cénogrammes
Cénogramme
= graphique de distribution pondérale d’une communauté
Base de données des présences de 331 lignées de mammifères dans ~150 localités réparties dans 18 intervalles successifs de ~1 million d’années
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
12.5 g
500 g
10 kg
250 kg
50454035302520151051
10
100
1 000
10 000
100 000
1 000 000
10 000 000Cénogramme de la
Plaine du Rwindi-Rutshuru(Zaïre)
musaraigne
Gazelle
souris
Rang de l’Espèce
Poids (g)
Eléphant
Hippopotame
250 kg
500 g
Legendre, 1986 ; Legendre, 1989
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
Un cénogramme dépend du climat et de l’environnement
Climat aride Climat humide
Environ.ouvert
Environ.fermé
fermeture ⇒ espèces grandes et très grandes & gaphumidité ⇒ nombre d’espèces >5 kg & gaptempérature ⇒ nombre total d’espèces, notamment <500 g
: 250 kg: 500 g
Lege
ndre
, 198
6 ; L
egen
dre,
1989
; E
scar
guel
et al.
, 200
8
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
10 20 4030
Rang de l’Espèce
OLI
GO
CE
NE
ÉO
CE
NE
Poids (g)
1
10
100
1 000
10 000
100 000
1 000 000
-39
-33,7
-30
-27
Climat chaud & humideForêt tropicale
Climat tempéré humideForêt décidue
Climat aride à semi-arideSavane ± arborée
Climat tempéréForêt décidue
Log(Surface M1
)
Log
(Poi
ds)
R²>95%
? ?
Legendre, 1989 ; Escarguel
et al., 2008
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
10 20 4030
Rang de l’Espèce
OLI
GO
CE
NE
ÉO
CE
NE
Poids (g)
1
10
100
1 000
10 000
100 000
1 000 000
-39
-33,7
-30
-27
Les cénogrammes enregistrent l’évolution du climat globalLimite
Eocène/Oligocène : Evènement global
majeur
Cal
otte
gla
ciai
rean
tarti
que
-4 0 +4°c
froid chaud
Zachos
et al.,2001Legendre, 1989 ; Escarguel
et al., 2008
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
BUT : étudier les peuplements de mammifères et leur renouvellement aux échelles locale (quelques km2) et
régionale (qq
milliers de km2)
Richesse totale estimée(Chao-2, avec I.C. à
95%)
Richesse échantillonnée
Nb.
lign
ées
0
50
100
150
Eocène Oligocène Mio.40 33.7 23 22 M.a.
Longévité moyenne d’une
lignée : 2.5 m.a.
Estimer le nombre d’espèces non encore découvertes ???!!!
A l’échelle régionale :
Escarguel
et al., 2008
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
Estimation de la richesse totale à
partir de M échantillonsN
omb
re d
’esp
èces
Nombre deLocalités1 3 5 7 9 11 14 17
Echantillonnage
aléatoire distribution binomiale tronquée
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
2
21
2 : 2-Chao de Estimateur
QQNN obsest
Q1 Q2
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
Richesse γ
totale estimée(Chao-2, avec I.C. à
95%)
Nb.
lign
ées
0
50
100
150
Eocène Oligocène Mio.
40 33.7 23 22 Myr
Comparaison des richesses α
et γ
:
Richesse α
moyenneβ
Température & ouverture β
Esc
argu
elet
al., 2
008
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
Comparaison des richesses α
et γ
:
Au sein d’une région climatiquement homogène, la diversité(sensu
richesse spécifique) locale (α)
apparaît directement
contrôlée par les fluctuations de l’environnementLa diversité régionale (γ) ne réagit pas de la même façon(ici, faible dépendance apparente aux fluctuations de l’environnement)Cette différence implique de fortes fluctuations de l’hétérogénéité
taxinomique entre localités (diversité
β)
- Qu’en est-il des autres types de diversité(phylogénétique, phénétique, fonctionnelle…) ?
- Les différents clades de mammifères réagissent-ils tous de la même façon ?
50 Familles
«
Phylogénie
»
des vertébrés
Mam
mifè
res
Oise
aux
Rept
iles
Am
phib
iens
Ost
éich
tyen
s
Chon
drich
tyen
sA
cant
hodi
ens
Plac
o.
Agn
athe
s
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
Benton, 1993 –
The
Fossil
Record 2http://www.fossilrecord.net/fossilrecord/index.html
Diversification cénozoïque des
Mammifères placentaires
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
Phylogénie des Mammifères Placentaires
0
50
100
140
Crétacé
Paléocène
Eocène
Oligocène
Miocène
Plio-Quat.
Eomaia
Sinodelphis
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
0
200
400
600
800
1000
1200
E-pal L-pal E-eo M-eo L-eo E-oli L-oli E-mio M-mio L-mio E-plio L-plio E-plei M-plei L-plei Holo
ProboscideaDesmostyliaSireniaEmbrithopodaHyracoideaPerissodactylaPyrotheriaXenungulataAstrapotheriaNotoungulataLitopternaArtiodactylaCetaceaArctostylopidaCondylarthraProcreodiDinocerataTubulidentataScandentiaPrimatesChiropteraSoricomorphaErinaceomorphaChrysochlorideaCarnivoraCreodontaCimolestaRodentiaMixodontiaLagomorphaMimotonidaMacroscelideaAnagalidaLeptictidaPilosaCingulata
Limite Paléocène
-
Eocène55.5 M.a.
Données McKenna
& Bell, 1997
RONGEURS
Abondances génériques absolues intra-ordinales
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
E-pal L-pal E-eo M-eo L-eo E-oli L-oli E-mio M-mio L-mio E-plio L-plio E-plei M-plei L-plei Holo
ProboscideaDesmostyliaSireniaEmbrithopodaHyracoideaPerissodactylaPyrotheriaXenungulataAstrapotheriaNotoungulataLitopternaArtiodactylaCetaceaArctostylopidaCondylarthraProcreodiDinocerataTubulidentataScandentiaPrimatesChiropteraSoricomorphaErinaceomorphaChrysochlorideaCarnivoraCreodontaCimolestaRodentiaMixodontiaLagomorphaMimotonidaMacroscelideaAnagalidaLeptictidaPilosaCingulata
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Données McKenna
& Bell, 1997
Abondances génériques relatives intra-ordinales
RONGEURS1174/4637 (25,3%) des genres de
mammifères placentaires cénozoïques
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
Phylogénie familiale des rongeurs (d’après Hartenberger, 1998 modifié)
Radiation initiale
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
Qu’est-ce qu’un rongeur ?!
vertèbres
tibia
fibula= péroné
crâne
humérus
radius
ulna
= cubitus
Un placentaire « généraliste »
au squelette post-crânien
primitif
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
vertèbres
tibia
fibula= péroné
crâne
humérus
radius
ulna
= cubitus
Qu’est-ce qu’un rongeur ?!
Un placentaire au crâne et à
la dentition hautement spécialisés
Uneseul paire
d’incisivesUn «
bloc
molaire
»
compact
Diastème
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
Qu’est-ce qu’un rongeur ?!
Un placentaire au crâne et à
la dentition hautement spécialisés
Uneseul paire
d’incisivesUn «
bloc
molaire
»
compact
Diastème
Une formule dentaire unique
Pré-max.Maxil.
Dentaire
Déciduale avortée Déciduale Définitive
ICPM
1/1 I, 0/0 C, 2/1 P, 3/3 M
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
Une diversification à
tous les niveaux :
Morphologie crânienne & mandibulaireRégime alimentaire & morphologie dentaire Mode de déplacement & milieu de vieTaille corporelle
Micromys minutus (4g) Hydrochoerus hydrochoeris (70kg)
Rat des moissons Capybara
Les rongeurs aujourd’hui :2277 espèces (45% des placentaires) répartis dans 32 familles
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Morphologie crânienne & mandibulaire :
Orbites
Forameninfra-orbitaire
Crâne protrogomorphe
(exemple : castor de montagne)
http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/topics/mammal_anatomy/rodent_jaws.html
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Morphologie crânienne & mandibulaire :
Orbites
Forameninfra-orbitaire
Plaqueszygomatiques
Crâne sciuromorphe
(exemple : écureuil)
http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/topics/mammal_anatomy/rodent_jaws.html
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Morphologie crânienne & mandibulaire :
Orbites
Forameninfra-orbitaire
Crâne myomorphe
(exemple : rat et souris)
Plaqueszygomatiques
http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/topics/mammal_anatomy/rodent_jaws.html
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Morphologie crânienne & mandibulaire :
Orbites
Forameninfra-orbitaire
Crâne hystricomorphe
(exemple : cochon d’inde)
http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/topics/mammal_anatomy/rodent_jaws.html
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Morphologie crânienne & mandibulaire :Mandibule sciurognathe
(ex. : écureuil)
Mandibule hystricognathe(ex. : cochon d’inde)
http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/topics/mammal_anatomy/rodent_jaws.html
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Morphologie crânienne & mandibulaire :
CaviomorphaPhiomorphaCtenodacty-lomorphaMuridaGliridaeSciuridaeAplodontidae
hystricognathie
hystricomorphie
myomorphiesciuromorphie
RODENTIA protrogomorphie&
sciurognathie
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Régime alimentaire & morphologie dentaire :
Onychomys
leucogaster(Sigmodontinae)
Insectivore Carnivore
Hydromys
chrysogaster(Muridae)
Omnivore
Sciurus
vulgaris(Sciuridae)
Granivore
Dipodomys
spp.(Dipodidae)
Frugivore
Rattus
rattus(Muridae)
Folivores
Chinchilla brevicauda(Chinchillidae)
Herbivores
Hydrochoerus
hydrochoeris(Caviidae)
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Régime alimentaire & morphologie dentaire :
Rattus
Buno-lophodonte
Chinchilla
Lophodonte
Lophodonte
hypsodonte
Loxodonte
Etc.!!!...
Bunodonte
SciurusTribosphenomys1mm
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Mode de déplacement & Milieu de vie :
Petaurista spp.(Pteromyini)
Spermophilus beecheyi(Marmotini)
Heterocephalus glaber(Bathyergidae)
Jaculus jaculus(Dipodidae)Sciurus variegatoides
(Sciuridae)Myocastor coypus
(Echimyidae)
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…Une diversification à
tous les niveaux :
Taille corporelle :
1:17.500
Phoberomys pattersoni
600 kg1:170.000
4 g
Micromys minutus Hydrochoerus hydrochoeris70 kg
Josephoartigasia monesi
~1T1:250.000
Caviomorphes(Amérique du Sud)
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…L’histoire étonnante des Caviomorphes
!!!
Les rongeurs
et primates sud-américainsdérivent
d’espèces
africaines, il
y a ~35 M.a.
http://www.scotese.com/sitemap.htm
Arrivés
par radeau(x) trans-atlantique
???
Allactaga bullata (Dipodidae) :Gerbille du Désert de Gobi,
menacée d’extinction
Merci !
Où trouver quoi ?!...Jeu de données
:
Jeu de données « métazoaires marins phanérozoïques » (niveau générique ; Sepkoski, 2002) : librement accessible à http://strata.geology.wisc.edu/jack/
Jeu de données phanérozoïque (niveau familial ; Benton, 1993) : librement accessible àhttp://www.fossilrecord.net/fossilrecord/index.html
Jeu de données « mammifères mésozoïques & cénozoïques » (niveau générique ; McKenna & Bell, 1997) : disponible sur demande à : Gilles.escarguel (_at_) univ-lyon1.fr
Jeu de données « mammifères paléogènes du Quercy » (niveau spécifique ; Escarguel & Legendre, 2006 ; Legendre et al., 2006 ; Escarguel et al., 2008) : disponible sur demande à : Gilles.escarguel (_at_) univ-lyon1.fr
Sites (très) utiles
:Phylogénies du monde vivant : http://tolweb.org/tree/Illustrations du monde animal : http://animaldiversity.ummz.umich.eduInventaires des Mammifères actuels : http://www.bucknell.edu/msw3/Caractéristiques & causes des principales crises d’extinction massives :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Extinction_massivehttp://park.org/Canada/Museum/extinction/extincmenu.html
Alroy
J. et al. (2008). Phanerozoic
trends in the
global diversity
of
marine invertebrates. Science, 321: 97-100.Benton
M.J. (1993). The
Fossil
Record 2. Chapman & Hall, London: 864 p.Berner R.A. (1998). The
carbon
cycle and
CO2
over
Phanerozoic
time: the
role
of
land plants. Philosophical
Transaction of
the
Royal Society, London, B, 353: 75-82.Courtillot
V.E. & Renne P.R. (2003). On the
ages of
flood basalt
events. Compte-Rendu
Geoscience, 335: 113-140.Duranthon
F. & Ripoll
F. (2006). Documents photographiques inédits d’Eugène Trutat
sur l’exploitation des phosphorites du Quercy. Strata, sér. 1, 13: 37-49.Erwin D.H., Valentine J.W. & Sepkoski
J.J. Jr. (1987). A comparative study
of
diversification events: the
early
Paleozoic
vs. the
Mesozoic.
Evolution,
37: 1177-1186.Escarguel
G. & Legendre S. (2006). New methods
for analysing
deep-time
meta-community
dynamics
and
their
application to the
Paleogene
mammals
from
the
Quercy and
Limagne area (Massif Central, France). Strata, sér. 1, 13: 245-273.Escarguel
G., Legendre S. & Sigé
B. (2008). Unearthing
deep-time
biodiversity
changes: The
Palaeogene
mammalian
metacommunity
of
the
Quercy and
Limagne area (Massif Central, France). Compte-Rendu
Geoscience, 340: 602-614.Foote M. (2000). Origination
and
extinction components of
taxonomic
diversity: Paleozoic
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post-Paleozoic
dynamics. Paleobiology, 26: 578-605.Hallam
A. (1984). Pre-Quaternary
sea-level
changes. Annual
Review
of
Earth
& Planetary
Sciences, 12: 205-243.Hallam
A. (1989). The
case for sea-level
change as a dominant causal factor
in mass
extinction of
marine invertebrates. Philosophical
Transaction of
the
Royal Society, London, B, 325: 437-455.Hartenberger
J.-L. (1998). Description de la radiation des Rodentia
(Mammalia) du Paléocène supérieur au Miocène; incidences
phylogénétiques. Compte-Rendu
à
l’Académie des Sciences, Paris, Sciences de la Terre et des Planètes, 326: 439-444.Legendre S. (1986). Analysis
of
mammalian
communities
from
the
Late
Eocene
and
Oligocene
of
southern
France. Palaeovertebrata, 16: 191-
212.Legendre S. (1989). Les communautés de mammifères du Paléogène (Eocène
supérieur et Oligocène) d’Europe occidentale : structures, milieux et évolution. Münchner
Geowiss. Abh., A 16: 1-110.McKenna
M.C. & Bell S.K. (1997). Classification of
Mammals
above
the
Species
level. Columbia University
Press, New York: 931 p.Sepkoski
J.J. Jr. (2002). A compendium of
fossil
marine animal genera. Bulletins of
American
Paleontology, 363: 563 p.Whittaker
R.H. (1977). Evolution
of
species
diversity
in land communities. In: Hecht
M.K., Steere
W.C. & Wallace B. (édits.), Evolutionary
Biology, 10: 1-67.Wignall
P.B. (2001). Large igneous
provinces and
mass
extinctions. Earth-Science
Reviews, 53: 1-33.Zachos
J. et al. (2001). Trends, rhythms, and
aberrations in global climate
65 Ma to present. Science, 292: 686-693.
Références citées :