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66
Climat, Environnement et Evolution de la Biodiversité au cours des temps géologiques Gilles Escarguel Lab. « Paléoenvironnements & Paléobiosphère » UMR-CNRS 5125, Université Lyon 1 [email protected]

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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

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

Linéaire(+)

TempsD

iver

sité

Exponentiel(×)

Temps

Div

ersi

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

Linéaire(+)

TempsD

iver

sité

Exponentiel(×)

Temps

Div

ersi

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

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marine invertebrates. Science, 321: 97-100.Benton

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metacommunity

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Références citées :