SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 66
Downloaden Sie, um offline zu lesen
Climat, Environnement et Evolution de la
Biodiversité au cours des temps géologiques

                   Gilles Escarguel
  Lab. « Paléoenvironnements & Paléobiosphère »
        UMR-CNRS 5125, Université Lyon 1
           Gilles.escarguel@univ-lyon1.fr
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 disparu
la 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) ?
 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 ?
  Dans tous les cas, quel(s) facteur(s) détermine(nt)
         ces variations spatiales et temporelles ?
  Trois exemples à différents niveaux d’intégration
     taxinomique, géographique et temporelle :
1.- Evolution de la biodiversité globale au cours du
    Phanérozoïque
2.- Evolution de la biodiversité régionale au cours du temps
3.- Diversification d’un clade au cours du temps : l’exemple
    des rongeurs
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
                             Diversité marine familiale durant le
                             Phanérozoïque (Erwin et al., 1987)
        Nombre de Familles




                                                      1- Cambrien moy.
                                                      2- Ordovicien/Silurien
                                                      3- Frasnien/Famennien
                                                      4- Permien/Trias
                                                      5- Trias/Jurassique
                                                      *- Jurassique/Crétacé
                                                      6- Crétacé/Paléogène




Comment obtenir, analyser et interpréter de telles courbes ?

                                                    Avant toute chose…
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
             Qu’est-ce que la biodiversité ?!...
  Un inventaire d’espèces (p.ex., communautés de reproduction) coexistant
          à un endroit (± vaste) et un moment (± long) donnés
   Diversité taxinomique : nombre et abondance relative
   des taxons (spécifique, générique, familiale…)
   Diversité génétique : nombre, abondance relative et
   variabilité des génomes
   Diversité phylogénétique : nombre et abondance relative
   de groupes évolutifs (clades) distincts
   Diversité phénétique (disparité) : nombre et abondance
   relative de types morphologiques distincts
   Diversité fonctionnelle : nombre, intensité et complexité
   des interactions entre populations
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
              La biodiversité, ça se mesure !
   …Car mesurer, c’est d’abord décrire, pour pouvoir ensuite comparer

   Diversité taxinomique : richesse et équitabilité
   (= distribution des abondances relatives) des taxons
   Diversité 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
   Diversité fonctionnelle : richesse et équitabilité des
   groupes fonctionnels
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
 Biodiversité & Temps : mesure de taux d’évolution
  Taux : quantité proportionnelle de changement par unité de temps
Temps
                                       N
           Nb.App.
         Nb.Ext.
      Zone 3




 t3                                -5 8 +2
      Zone 2




                             -3 9 +6
 t2
      Zone 1




                          7 +4
                     -4
 t1
1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps…
 Biodiversité & Temps : mesure de taux d’évolution
  Taux : quantité proportionnelle de changement par unité de temps
Temps
                                              Taux d’apparition :
                                       N
           Nb.App.
                                                      Nb.App.
         Nb.Ext.                                RA = N × t
      Zone 3




 t3                                -5 8 +2
                                              Taux d’extinction :
                                                      Nb.Ext.
                                                RE = N × t
      Zone 2




                              -3 9 +6
 t2                                        Taux de renouvellement :
                                                 RR = RA + RE
                                            Diversification nette :
      Zone 1




                                               ΔR = RA - RE
                    -4   7 +4
 t1
                                                 Volatilité :
                                               V = │RA - RE│
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             2. Soumettre le choix
(faune entière, phylums ou classes)




                                               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 géologique
                                   Date : Age du début de l’Etage

                                     X−FL




                                                Etage X
                                     X−bL
                                                                         t
                                     X−Ft
                                     X−bt

                                   q Lmy et p Lmy : taux d’extinction
                                   et d’apparition par taxon et par
                                   million d’années (Foote, 2000) :
                                                ⎛                     ⎞
                                                        X − bt
                                        q = − ln⎜
                                                ⎜ (X − bt) + (X − bL) ⎟ t
                                                                      ⎟
                                                ⎝                     ⎠
                                                 ⎛                     ⎞
                                                         X − bt
                                         p = − ln⎜
                                                 ⎜ (X − bt) + (X − Ft) ⎟ t
                                                                       ⎟
                                                 ⎝                     ⎠
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
         Librement accessible à : http://strata.geology.wisc.edu/jack/

                                  Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)

                                                        1- Cambrien moy.
                   6000
                                                        2- Ordovicien/Silurien
                                                        3- Frasnien/Famennien
                   5000
                                                        4- Permien/Trias
Nombre de Genres




                   4000
                                                        5- Trias/Jurassique
                                                                                                     6
                                                        *- Jurassique/Crétacé
                   3000
                                                        6- Crétacé/Paléogène
                                      2                                                                  ?!!!
                                                  3                                             ?
                                                                                          *
                   2000
                                                                               5
                                                               ?      4              ?
                            1
                   1000

                     0
                      550   500     450     400       350     300     250     200        150   100       50     0
                                                      Temps (en Millions d'années)


                                     Changements de diversité totale :
                                  combinaison d’apparitions et d’extinctions
                                            Séparation des signaux
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'extinction par taxon et par million d'année

                                      1- Camb. moy. ; 2- Ordo./Silur. ; 3- Fras./Famen. ; 4- Perm./Trias ;
          1
                                               5- Trias/Juras. ; *- Juras./Crét. ; 6- Crét./Paléog.
                          1
                                2
                     Ci
                                                                4                             6
                                      S/D
                                            3
         0,1
                                                   Ci/Cs              5         *
                                                                                      Ki/Ks
                                                                                                       Pleist.
 Taux




        0,01




   0,001
               550        500   450      400     350    300     250       200   150    100        50       0
                                                Temps (en Millions d'années)
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

                            1- Camb. moy. ; 2- Ordo./Silur. ; 3- Fras./Famen. ; 4- Perm./Trias ;
        1
                                     5- Trias/Juras. ; *- Juras./Crét. ; 6- Crét./Paléog.
                  1
             Ci
                                                       4
                       2 S/D
                                  3                                          Ki/Ks 6
       0,1
                                         Ci/Cs                         *                    Pleist.
                                                             5
Taux




   0,01




 0,001
      550     500     450      400    350     300     250        200   150    100      50       0
                                      Temps (en Millions d'années)
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
   Librement accessible à : http://strata.geology.wisc.edu/jack/
                                   1
                   0,7

                   0,6


    Taux de                  Ci
                   0,5

                                             2                               4




                                                      D
                   0,4
                                                                                                         6
renouvellement :                                            3




                                                   S/
                                                                                             * Ki/Ks
                   0,3
                                                                  Ci/Cs            5                              Pleist.
   RR = p + q
                   0,2

                   0,1

                    0
                     550          500       450      400        350    300   250       200   150   100       50      0


                                        1- Camb. moy. ; 2- Ordo./Silur. ; 3- Fras./Famen. ; 4- Perm./Trias
                   0,25
                    0,2
                                               ; 5- Trias/Juras. ; *- Juras./Crét. ; 6- Crét./Paléog.
Diversification
                   0,15
                    0,1


    nette :        0,05
                         0


 ΔR = p - q        -0,05
                    -0,1
                   -0,15
                        550        500       450      400        350   300   250       200   150   100       50      0



                                                   Différents cas de figures :
                   0,25

                    0,2

                                                   2≠3;2≠4;4≠5;4≈6
   Volatilité :    0,15



  V = │p - q│
                    0,1

                   0,05

                     0
                      550         500        450      400       350    300   250       200   150   100       50      0
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

          1




         0,1
  Taux




     0,01




   0,001
                   500            400               300               200                100   0
                                            Temps (en Millions d'années)



               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 ?
                                                                              Décalage de +2 étages
                                                                                    [qE ; pE+2]
                                     0,72
          Corrélation entre p et q
                                      0,6

                                     0,48

                                     0,36

                                     0,24

                                     0,12

                                        0

                                     -0,12

                                     -0,24

                                              -32   -24   -16   -8   0   8   16   24   32
                                             Décalage (en nombre d’étages) entre p et q
     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 ?
                                                1
                                                     Délai de 5-10 M.a. entre une phase d’extinction
           Taux d'apparition 2 étages après
                                                      et sa phase de re-diversification consécutive



                                               0,1




                                                                                         R² ≈ 55%
                                              0,01
                                                 0,001             0,01            0,1            1

                                                             Taux d'extinction pour un étage


 Corrélation maximale des taux d’apparition (p) et d’extinction (q)
                                             [qE ; pE+2]
           pour un décalage de +2 étages
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
                                        Quel(s) modèle(s) de diversification ?
            Linéaire                                                  Exponentiel




                                                                                                           Diversité
Diversité




                                                          Diversité
            (+)                                                       (×)
                                                                                                                            Logistique
                                                                                                                                    (×)
                                 Temps                                        Temps                                         Temps
                                                Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)

                                                                                                                             ?
                                 6000

                                 5000
              Nombre de Genres




                                 4000


                                          C/O                                       P/T
                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                   0
                                    550   500     450     400         350     300     250     200    150        100    50    0
                                                                      Temps (en Millions d'années)
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
                                   Quel(s) modèle(s) de diversification ?
            Linéaire                                     Exponentiel




                                                                               Diversité
Diversité




                                             Diversité
            (+)                                          (×)
                                                                                           Logistique
                                                                                                   (×)
                                 Temps                       Temps                         Temps
                                                                                                ?
                                           Diversité familiale marine totale
            Nombre de Familles
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
            Quel(s) modèle(s) de diversification ?
                           Oui mais…
              Données génériques standardisées à 16,200
              spécimens par intervalle temporel    6


                      2                        *
                           3
                                          5
                                      4
                1




                                                             Alroy et al.,
                                                             2008
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
                                                            Relation Biodiversité – Climat – Environnement
                                                                                        Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
                                                  Nombre de Genres


                                                                     6000
                                                                     5000
                                                                                                                                                     6
                                                                     4000
                                                                                            2           3
                                                                                                                                5        *
                                                                     3000
                                                                                  1                                      4
                                                                     2000
http://fr.wikipedia.org/wiki/Histoire_du_climat




                                                                     1000
                                                                        0
                                                                            550   500      450    400       350   300    250    200     150    100       50   0

                                                                                                        Temps (en Millions d'années)


                                                                        δ180                                                     Températures
                                                                                                        3
                                                  -3                                                                     4                                        ~25°c
                                                                                  1
                                                                                                                                                     6
                                                                                                                                         *
                                                                                                                                5
                                                  0                                                                                                               ~17°c
                                                                                            2


                                                                                                                                                                  ~10°c
                                                  3
                                                                                  500            400              300          200            100             0 M.a.
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
                         Relation Biodiversité – Climat – Environnement
                                                     Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
               Nombre de Genres


                                  6000
                                  5000
                                                                                                                  6
                                  4000
                                                         2           3
                                                                                             5        *
                                  3000
                                               1                                      4
                                  2000
                                  1000
                                     0
                                         550   500      450    400       350   300    250    200     150    100       50   0

                                                                     Temps (en Millions d'années)



                                                                         Pression partielle en CO2
               25                                        2
                                               1
               20
× CO2 actuel




                                                                     3
               15
               10                                                                            5




                                                                                                                                    Berner, 1998
                                                                                                      *
                                                                                      4
                                                                                                                  6
                5
                1
                                               500            400              300          200            100             0 M.a.
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
                               Relation Biodiversité – Climat – Environnement
                                                           Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
                     Nombre de Genres


                                        6000
                                        5000
                                                                                                                        6
                                        4000
                                                               2           3
                                                                                                   5        *
                                        3000
                                                     1                                      4
                                        2000
                                        1000
                                           0
                                               550   500      450    400       350   300    250    200     150    100       50   0

                                                                           Temps (en Millions d'années)

                                                               2
                                                                                       Niveau marin relatif
                                                     1
                   400
Niveau marin (m)




                                                                                                                                          Hallam, 1984 ; Hallam, 1989
                                                                           3
                   300                                                                                                  6
                   200                                                                                      *
                                                                                                   5
                                                                                            4
                   100
                         0
                   -100
                                                     500            400              300          200            100             0 M.a.
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
                                     Relation Biodiversité – Climat – Environnement




                                                                                                                                                   http://www.morien-institute.org/impact_craters.html
                                                                 Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
                           Nombre de Genres


                                              6000
                                              5000
                                                                                                                                 6
                                              4000
                                                                     2           3
                                                                                                            5        *
                                              3000
                                                           1                                         4
                                              2000
                                              1000
                                                 0
                                                     550   500      450    400        350     300    250    200     150    100       50   0

                                                                                     Temps (en Millions d'années)



                                                      Impacts météoritiques (Diam. > 20km)
                                                                                 3
                                                                     2
                                                           1                                                5                    6
                                                                                                     4               *

                                                                                 ** * * * ** **** * *** *
                                                                   *
Courtillot & Renne, 2003




                                                           500            400               300            200             100            0 M.a.
                                                           Trapps volcaniques (Vol. > 106 km3)
Wignall, 2001




                                                                                 3
                                                                     2
                                                           1                                                5                    6
                                                                                                     4               *

                                                                                 *                                        ** * ***
                                                                                                    ** **
                                                           500            400               300            200             100            0 M.a.
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
                 Relation Biodiversité – Climat – Environnement
                                             Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
       Nombre de Genres


                          6000
                          5000
                                                                                                          6
                          4000
                                                 2           3
                                                                                     5        *
                          3000
                                       1                                      4
                          2000
                          1000
                             0
                                 550   500      450    400       350   300    250    200     150    100       50   0

                                                             Temps (en Millions d'années)



       Cause(s) des Crises d’extinction majeures ?
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
Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002)
               Relation Biodiversité – Climat – Environnement
                                           Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés)
     Nombre de Genres


                        6000
                        5000
                                                                                                        6
                        4000
                                               2           3
                                                                                   5        *
                        3000
                                     1                                      4
                        2000
                        1000
                           0
                               550   500      450    400       350   300    250    200     150    100       50   0

                                                           Temps (en Millions d'années)



                                                       … 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…
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…

                  Biodiversité & Géographie : du local au global


                                   Diversité α
                                    (locale)
                                    Divesité γ
                                   (régionale)
Whittaker, 1977




                                  Diversité ε
                               (continent, océan)

                                Diversité globale
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…

                  Biodiversité & Géographie : du local au global
                           D’une diversité à l’autre : les diversités β et δ

                   α1     α2        α3                    γ1         γ2        γ3
                                            γ                                       ε
                   α4     α5        α6                    γ4         γ5        γ6

                  max(α i ) ≤ γ ≤ ∑ α i                  max(γ i ) ≤ ε ≤ ∑ γ i
Whittaker, 1977




                        γ =α + β                               ε = γ +δ
      β et δ : hétérogénéité des assemblages locaux et régionaux
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…

  Régions naturelles (< ~10,000 km2) fossilifères
 couvrant > 15 M.a. d’évolution des Mammifères

                                           40-22 M.a.
                                       *
                     *                     (Quercy)
        65-30 M.a.
                                      *
                             22-2 M.a.
       (Wyoming)         (Espagne centrale)




                                                                 *
                                                        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://www.quercy.net/geologie/images/carte_geolo.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Satellite_image_of_France_in_August_2002.jpg
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
Paléo-karst exploité de 1867 à 1907
Jusqu’à 30,000 tonnes de phosphorites / an
Premiers fossiles identifiés dès ~1870




                                                             Duranthon & Ripoll, 2006
Raynal-St Antonin (1872)
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
                                                                    27
   Nombre de Localités

         15



         10



          5

                                  Intervalle étudié
              Inf.    moyen         supérieur           inférieur    supérieur   inférieur
                         EOCENE                               OLIGOCENE          MIOCENE

                -48           -39               -33.7                     -23 M.a.
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, 2006
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)
  Base de données des présences de 331 lignées de mammifères dans ~150
 localités réparties dans 18 intervalles successifs de ~1 million d’années


  A l’échelle de chaque localité :
   Analyse des Cénogrammes
    Cénogramme = graphique de distribution
         pondérale d’une communauté
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…

                  Poids (g)
                                                                      Cénogramme de la
                 10 000 000
                                                              Plaine du Rwindi-Rutshuru
                                      Eléphant
                                                                                 (Zaïre)
                                           Hippopotame
                  1 000 000

                                           250 kg
250 kg
                   100 000

                                                       Gazelle
10 kg               10 000


                      1 000
                                                                    500 g
500 g
                                                                              souris
                       100
                                                                                       musaraigne
                        10
12.5 g


                         1
                                  5   10     15   20     25    30   35   40    45      50
                                                  Rang de l’Espèce
Legendre, 1986 ; Legendre, 1989
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
                                                     Un cénogramme dépend du climat et de l’environnement
                                                             : 250 kg
                                                                         Climat aride       Climat humide
                                                             : 500 g
Legendre, 1986 ; Legendre, 1989 ; Escarguel et al., 2008




                                                           Environ.
                                                             ouvert


                                                           Environ.
                                                             fermé

                                                            fermeture ⇒ espèces grandes et très grandes & gap
                                                            humidité ⇒ nombre d’espèces >5 kg & gap
                                                            température ⇒ nombre total d’espèces, notamment <500 g
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
                      R²>95%
Log(Poids)




                                                                                Climat tempéré
              Log(Surface M1)                                       -27
                                                                                 Forêt décidue
              ??




                                                        OLIGOCENE
                                                                            Climat aride à semi-aride
        Poids (g)                                                   -30
                                                                               Savane ± arborée
   1 000 000

        100 000

             10 000                                                 -33,7
                                                                             Climat tempéré humide
              1 000
                                                                                 Forêt décidue

                                                         ÉOCENE
               100

                10
                                                                             Climat chaud & humide
                 1                                                               Forêt tropicale
                                                                    -39
                                     Rang de l’Espèce
                         10     20    30       40
Legendre, 1989 ; Escarguel et al., 2008
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
                                                    Les cénogrammes enregistrent
     Limite                                          l’évolution du climat global
Eocène/Oligocène :
                                                                           froid       chaud
Evènement global
     majeur
                                                                     -27




                                                                                             Calotte glaciaire
                                                                                                antartique
                                                         OLIGOCENE
   Poids (g)                                                         -30
 1 000 000

  100 000

   10 000                                                            -33,7
    1 000




                                                          ÉOCENE
      100

       10

        1
                                                                     -39
                                                                                         Zachos et al.,
                                 Rang de l’Espèce

                                                                                                2001
                   10      20      30      40
Legendre, 1989 ; Escarguel et al., 2008                                      -4    0    +4°c
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 régionale :
              150
                                                                      Richesse totale estimée
Nb. lignées




                                                                      (Chao-2, avec I.C. à 95%)
              100
                                                                      Richesse échantillonnée
               50
                                                                                 Longévité
                                             Escarguel et al., 2008
                                                                              moyenne d’une
                0
                         Eocène          Oligocène            Mio.
                                                                              lignée : 2.5 m.a.
                    40            33.7                    23     22 M.a.


Estimer le nombre d’espèces non encore découvertes ???!!!
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
Estimation de la richesse totale à partir de M échantillons
                     Q1       Q2
  Nombre d’espèces


                                                Echantillonnage aléatoire
                                               distribution binomiale tronquée




                                                                     Nombre de
                                                                     Localités
                          3        5   7   9     11    14     17
                      1


                                                                      ⎛Q ⎞  2
                                                            = N obs + ⎜    ⎟
                                                                           1
           Estimateur de Chao - 2 : N est                             ⎜ 2Q ⎟
                                                                      ⎝ 2⎠
2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps…
                                                  Comparaison des richesses α et γ :
                                       150
                         Nb. lignées




                                       100
                                                                                       Richesse γ totale estimée
                                                                                       (Chao-2, avec I.C. à 95%)

                                                                    β                  Richesse α moyenne
                                       50



                                        0
                                                  Eocène          Oligocène     Mio.
Escarguel et al., 2008




                                             40            33.7                23   22 Myr



                                                                                                     β
                                                  Température &               ouverture
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’environnement
    La 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 ?
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…


                       Benton, 1993 – The Fossil Record 2
                      http://www.fossilrecord.net/fossilrecord/index.html




                                                                                             Reptiles




                                                                                                                  Mammifères
                                                Chondrichtyens




                                                                                                        Oiseaux
                                                                 Ostéichtyens

                                                                                Amphibiens
                                            Acanthodiens
Diversification             Agnathes

                                       Placo.
                                                                                                        50 Familles
cénozoïque des
 Mammifères
  placentaires                               « Phylogénie » des vertébrés
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
Phylogénie des Mammifères Placentaires
                                      0       Plio-Quat.
                                               Miocène
                                              Oligocène
                                                   Eocène
                                     50
                                              Paléocène



                                                   Crétacé
                                    100
                                                      Sinodelphis

                                          Eomaia


                                    140
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
                                                                                          Données McKenna & Bell, 1997

           Abondances génériques absolues intra-ordinales                                                                 Proboscidea
                                                                                                                          Desmostylia
1200                                                                                                                      Sirenia
                                                                                                                          Embrithopoda
                                                                                                                          Hyracoidea
                                                                                                                          Perissodactyla
                                                                                                                          Pyrotheria
                                                                                                                          Xenungulata

                     Limite
1000
                                                                                                                          Astrapotheria
                                                                                                                          Notoungulata

                   Paléocène                                                                                              Litopterna
                                                                                                                          Artiodactyla


                   - Eocène
                                                                                                                          Cetacea
 800                                                                                                                      Arctostylopida
                                                                                                                          Condylarthra

                   55.5 M.a.                                                                                              Procreodi
                                                                                                                          Dinocerata
                                                                                                                          Tubulidentata
                                                                                                                          Scandentia
 600
                                                                                                                          Primates
                                                                                                                          Chiroptera
                                                                                                                          Soricomorpha
                                                                                                                          Erinaceomorpha
                                                                                                                          Chrysochloridea
 400                                                                                                                      Carnivora
                                                                                                                          Creodonta
                                                                                                                          Cimolesta
                                                                                                                          Rodentia
                                                                                                                          Mixodontia
 200
                                                                      RONGEURS
                                                                                                                          Lagomorpha
                                                                                                                          Mimotonida
                                                                                                                          Macroscelidea
                                                                                                                          Anagalida
                                                                                                                          Leptictida
                                                                                                                          Pilosa
   0
                                                                                                                          Cingulata
   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
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
                                                                                       Données McKenna & Bell, 1997

           Abondances génériques relatives intra-ordinales                                                            Proboscidea
                                                                                                                      Desmostylia
100%                                                                                                                  Sirenia
                                                                                                                      Embrithopoda
                                                                                                                      Hyracoidea
                                                                                                                      Perissodactyla
90%
                                                                                                                      Pyrotheria
                                                                                                                      Xenungulata
                                                                                                                      Astrapotheria
80%
                                                                                                                      Notoungulata
                                                                                                                      Litopterna
                                                                                                                      Artiodactyla
70%                                                                                                                   Cetacea
                                                                                                                      Arctostylopida
                                                                                                                      Condylarthra
60%                                                                                                                   Procreodi
                                                                                                                      Dinocerata
                                                                                                                      Tubulidentata
50%                                                                                                                   Scandentia
                                                                                                                      Primates
                                                                                                                      Chiroptera
                                                                                                                      Soricomorpha
40%
                                                                                                                      Erinaceomorpha
                                                                                                                      Chrysochloridea

                                                                          RONGEURS                                    Carnivora
30%                                                                                                                   Creodonta
                                                                                                                      Cimolesta
                                            1174/4637 (25,3%) des genres de                                           Rodentia
20%                                                                                                                   Mixodontia

                                         mammifères placentaires cénozoïques                                          Lagomorpha
                                                                                                                      Mimotonida
10%                                                                                                                   Macroscelidea
                                                                                                                      Anagalida
                                                                                                                      Leptictida
                                                                                                                      Pilosa
 0%
                                                                                                                      Cingulata
   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
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…
                                                                 crâne
                                  vertèbres
Qu’est-ce qu’un
  rongeur ?!
                                                            humérus
                                    tibia
                                                                 radius
                     fibula
                     = péroné                   ulna = cubitus




                                              Un placentaire
                                              « généraliste »
                                               au squelette
                                               post-crânien
                                                 primitif
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
                                                                        crâne
                                         vertèbres
    Qu’est-ce qu’un
      rongeur ?!
                                                                   humérus
                                           tibia
                                                                        radius
                          fibula
                          = péroné                     ulna = cubitus




                                                     Un placentaire
                                                      au crâne et à
                                                       la dentition
                        Diastème                        hautement
                                        Une
                                                        spécialisés
                                  seul paire
Un « bloc
                                 d’incisives
molaire » compact
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…

                            Une formule dentaire unique
    Qu’est-ce qu’un                     M       P    C   I
      rongeur ?!               Maxil.                        Pré-max.

                             Dentaire

                                   1/1 I, 0/0 C, 2/1 P, 3/3 M
                            Déciduale avortée   Déciduale    Définitive



                                                    Un placentaire
                                                     au crâne et à
                                                      la dentition
                        Diastème                       hautement
                                       Une
                                                       spécialisés
                                 seul paire
Un « bloc
                                d’incisives
molaire » compact
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
                Les rongeurs aujourd’hui :
2277 espèces (45% des placentaires) répartis dans 32 familles
         Une diversification à tous les niveaux :
         Morphologie crânienne & mandibulaire
         Régime alimentaire & morphologie dentaire
         Mode de déplacement & milieu de vie
         Taille corporelle
 Micromys minutus (4g)         Hydrochoerus hydrochoeris (70kg)




            Rat des moissons     Capybara
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
          Une diversification à tous les niveaux :
  Morphologie crânienne & mandibulaire :

Crâne protrogomorphe (exemple : castor de montagne)
                                                                   Orbites




                                                                        Foramen
                                                                     infra-orbitaire
  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 :

      Crâne sciuromorphe (exemple : écureuil)
                                                                 Orbites




                                                     Plaques
                                                  zygomatiques
                                                                      Foramen
                                                                   infra-orbitaire
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 :

     Crâne myomorphe (exemple : rat et souris)
                                                                 Orbites




                                                     Plaques
                                                  zygomatiques
                                                                      Foramen
                                                                   infra-orbitaire
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 :

Crâne hystricomorphe (exemple : cochon d’inde)
                                                                 Orbites




                                                                      Foramen
                                                                   infra-orbitaire
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 :
                                                     Ctenodacty-
Aplodontidae    Sciuridae      Gliridae   Murida      lomorpha Phiomorpha Caviomorpha




                                    myomorphie
                                                                        hystricognathie
               sciuromorphie



                                                                        hystricomorphie
                                                   protrogomorphie
RODENTIA
                                                   & sciurognathie
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
        Une diversification à tous les niveaux :
Régime alimentaire & morphologie dentaire :
Granivore               Frugivore                     Folivores               Herbivores




Dipodomys spp.               Rattus rattus         Chinchilla brevicauda   Hydrochoerus hydrochoeris
(Dipodidae)                   (Muridae)             (Chinchillidae)              (Caviidae)

       Insectivore                              Carnivore                   Omnivore




     Onychomys leucogaster                   Hydromys chrysogaster           Sciurus vulgaris
      (Sigmodontinae)                            (Muridae)                    (Sciuridae)
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
          Une diversification à tous les niveaux :
 Régime alimentaire & morphologie dentaire :
          Bunodonte                        Buno-
                                                     Lophodonte
                                        lophodonte
         1mm Tribosphenomys
                              Sciurus     Rattus      Chinchilla




                                                       Loxodonte


Lophodonte hypsodonte

        Etc.!!!...
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
          Une diversification à tous les niveaux :
  Mode de déplacement & Milieu de vie : Jaculus jaculus
                                                   (Dipodidae)
Sciurus variegatoides   Myocastor coypus
     (Sciuridae)         (Echimyidae)




Heterocephalus glaber
    (Bathyergidae)




                          Petaurista spp.   Spermophilus beecheyi
                           (Pteromyini)         (Marmotini)
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
           Une diversification à tous les niveaux :
  Taille corporelle :
Micromys minutus                                 Hydrochoerus hydrochoeris
                        4g                70 kg


                               1:17.500



                         600 kg           ~1T
                         1:170.000   1:250.000

                           Caviomorphes
                         (Amérique du Sud)


                                                 Josephoartigasia monesi
Phoberomys pattersoni
3.- Diversification d’un clade au cours du temps…
   L’histoire étonnante des Caviomorphes !!!
        Les rongeurs et primates sud-américains
       dérivent 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 à
http://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.edu
  Inventaires des Mammifères actuels : http://www.bucknell.edu/msw3/
  Caractéristiques & causes des principales crises d’extinction massives :
     http://fr.wikipedia.org/wiki/Extinction_massive
     http://park.org/Canada/Museum/extinction/extincmenu.html
Références citées :
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 and 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.

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Betty Courquin - Etude des adaptations locales chez une espèce menacée
Betty Courquin - Etude des adaptations locales chez une espèce menacéeBetty Courquin - Etude des adaptations locales chez une espèce menacée
Betty Courquin - Etude des adaptations locales chez une espèce menacéeSeminaire MEE
 
La Théorie de l'évolution
La Théorie de l'évolutionLa Théorie de l'évolution
La Théorie de l'évolutionLuis Galárraga
 
Ens les ppt presentation2012
Ens les ppt presentation2012Ens les ppt presentation2012
Ens les ppt presentation2012vguili
 
2015 luis cours metagenomique
2015 luis cours metagenomique2015 luis cours metagenomique
2015 luis cours metagenomiquevguili
 

Was ist angesagt? (7)

CMC Chapitre 2 L'évolution
CMC Chapitre 2 L'évolutionCMC Chapitre 2 L'évolution
CMC Chapitre 2 L'évolution
 
Betty Courquin - Etude des adaptations locales chez une espèce menacée
Betty Courquin - Etude des adaptations locales chez une espèce menacéeBetty Courquin - Etude des adaptations locales chez une espèce menacée
Betty Courquin - Etude des adaptations locales chez une espèce menacée
 
Thème 2
Thème 2Thème 2
Thème 2
 
Présentation1
Présentation1Présentation1
Présentation1
 
La Théorie de l'évolution
La Théorie de l'évolutionLa Théorie de l'évolution
La Théorie de l'évolution
 
Ens les ppt presentation2012
Ens les ppt presentation2012Ens les ppt presentation2012
Ens les ppt presentation2012
 
2015 luis cours metagenomique
2015 luis cours metagenomique2015 luis cours metagenomique
2015 luis cours metagenomique
 

Andere mochten auch

ConfEvolutionPrecoceGouy
ConfEvolutionPrecoceGouyConfEvolutionPrecoceGouy
ConfEvolutionPrecoceGouyvguili
 
ConfEvolutionHumaineOrlando
ConfEvolutionHumaineOrlandoConfEvolutionHumaineOrlando
ConfEvolutionHumaineOrlandovguili
 
evol_2008_Esteban
evol_2008_Estebanevol_2008_Esteban
evol_2008_Estebanvguili
 
ConferenceMazin
ConferenceMazinConferenceMazin
ConferenceMazinvguili
 
ConfProcessusEvolutionDuret
ConfProcessusEvolutionDuretConfProcessusEvolutionDuret
ConfProcessusEvolutionDuretvguili
 
Poster arbre phylogénétique
Poster arbre phylogénétiquePoster arbre phylogénétique
Poster arbre phylogénétiquevguili
 
Phylogenie-resume-pedago
Phylogenie-resume-pedagoPhylogenie-resume-pedago
Phylogenie-resume-pedagovguili
 
ProgCollege
ProgCollegeProgCollege
ProgCollegevguili
 
Idées reçues - Transition énergétique
Idées reçues - Transition énergétiqueIdées reçues - Transition énergétique
Idées reçues - Transition énergétiqueRAC-F
 

Andere mochten auch (9)

ConfEvolutionPrecoceGouy
ConfEvolutionPrecoceGouyConfEvolutionPrecoceGouy
ConfEvolutionPrecoceGouy
 
ConfEvolutionHumaineOrlando
ConfEvolutionHumaineOrlandoConfEvolutionHumaineOrlando
ConfEvolutionHumaineOrlando
 
evol_2008_Esteban
evol_2008_Estebanevol_2008_Esteban
evol_2008_Esteban
 
ConferenceMazin
ConferenceMazinConferenceMazin
ConferenceMazin
 
ConfProcessusEvolutionDuret
ConfProcessusEvolutionDuretConfProcessusEvolutionDuret
ConfProcessusEvolutionDuret
 
Poster arbre phylogénétique
Poster arbre phylogénétiquePoster arbre phylogénétique
Poster arbre phylogénétique
 
Phylogenie-resume-pedago
Phylogenie-resume-pedagoPhylogenie-resume-pedago
Phylogenie-resume-pedago
 
ProgCollege
ProgCollegeProgCollege
ProgCollege
 
Idées reçues - Transition énergétique
Idées reçues - Transition énergétiqueIdées reçues - Transition énergétique
Idées reçues - Transition énergétique
 

Mehr von vguili

Présentation de la spécialité SVT pour les secondes
Présentation de la spécialité SVT pour les secondesPrésentation de la spécialité SVT pour les secondes
Présentation de la spécialité SVT pour les secondesvguili
 
Choix de la specialité SVT en seconde
Choix de la specialité SVT en secondeChoix de la specialité SVT en seconde
Choix de la specialité SVT en secondevguili
 
Etudes à l’université - académie de Lyon
Etudes à l’université - académie de LyonEtudes à l’université - académie de Lyon
Etudes à l’université - académie de Lyonvguili
 
Formations professionalisantes - académie Lyon
Formations professionalisantes - académie LyonFormations professionalisantes - académie Lyon
Formations professionalisantes - académie Lyonvguili
 
Vensim - presentation modelisation pinsons
Vensim - presentation modelisation pinsonsVensim - presentation modelisation pinsons
Vensim - presentation modelisation pinsonsvguili
 
Risque securite svt 2015
Risque securite svt 2015Risque securite svt 2015
Risque securite svt 2015vguili
 
Sortie géologique briançonnais
Sortie géologique briançonnaisSortie géologique briançonnais
Sortie géologique briançonnaisvguili
 
Conf biodiversité michalet
Conf biodiversité michaletConf biodiversité michalet
Conf biodiversité michaletvguili
 
Bilan semaine éco citoyenne 2011
Bilan semaine éco citoyenne 2011Bilan semaine éco citoyenne 2011
Bilan semaine éco citoyenne 2011vguili
 
Livret personnel de compétences. information aux parents
Livret personnel de compétences. information aux parentsLivret personnel de compétences. information aux parents
Livret personnel de compétences. information aux parentsvguili
 
Diaporama3 tâche complexe jd-ijan2011
Diaporama3 tâche complexe jd-ijan2011Diaporama3 tâche complexe jd-ijan2011
Diaporama3 tâche complexe jd-ijan2011vguili
 
Diaporama2 miseen oeuvre-ateliers-socle-jd_ijan11
Diaporama2 miseen oeuvre-ateliers-socle-jd_ijan11Diaporama2 miseen oeuvre-ateliers-socle-jd_ijan11
Diaporama2 miseen oeuvre-ateliers-socle-jd_ijan11vguili
 
Diaporama1 socle sciences&techno-jd_ijan11
Diaporama1 socle sciences&techno-jd_ijan11Diaporama1 socle sciences&techno-jd_ijan11
Diaporama1 socle sciences&techno-jd_ijan11vguili
 
Brochure P2S
Brochure P2SBrochure P2S
Brochure P2Svguili
 
Formation spip st ex
Formation spip st exFormation spip st ex
Formation spip st exvguili
 
Vensim presentation modelisation-pinsons
Vensim   presentation modelisation-pinsonsVensim   presentation modelisation-pinsons
Vensim presentation modelisation-pinsonsvguili
 
Energie modelisation
Energie modelisationEnergie modelisation
Energie modelisationvguili
 
Charbon
CharbonCharbon
Charbonvguili
 
Tache complexe
Tache complexeTache complexe
Tache complexevguili
 
Le développement durable
Le développement durableLe développement durable
Le développement durablevguili
 

Mehr von vguili (20)

Présentation de la spécialité SVT pour les secondes
Présentation de la spécialité SVT pour les secondesPrésentation de la spécialité SVT pour les secondes
Présentation de la spécialité SVT pour les secondes
 
Choix de la specialité SVT en seconde
Choix de la specialité SVT en secondeChoix de la specialité SVT en seconde
Choix de la specialité SVT en seconde
 
Etudes à l’université - académie de Lyon
Etudes à l’université - académie de LyonEtudes à l’université - académie de Lyon
Etudes à l’université - académie de Lyon
 
Formations professionalisantes - académie Lyon
Formations professionalisantes - académie LyonFormations professionalisantes - académie Lyon
Formations professionalisantes - académie Lyon
 
Vensim - presentation modelisation pinsons
Vensim - presentation modelisation pinsonsVensim - presentation modelisation pinsons
Vensim - presentation modelisation pinsons
 
Risque securite svt 2015
Risque securite svt 2015Risque securite svt 2015
Risque securite svt 2015
 
Sortie géologique briançonnais
Sortie géologique briançonnaisSortie géologique briançonnais
Sortie géologique briançonnais
 
Conf biodiversité michalet
Conf biodiversité michaletConf biodiversité michalet
Conf biodiversité michalet
 
Bilan semaine éco citoyenne 2011
Bilan semaine éco citoyenne 2011Bilan semaine éco citoyenne 2011
Bilan semaine éco citoyenne 2011
 
Livret personnel de compétences. information aux parents
Livret personnel de compétences. information aux parentsLivret personnel de compétences. information aux parents
Livret personnel de compétences. information aux parents
 
Diaporama3 tâche complexe jd-ijan2011
Diaporama3 tâche complexe jd-ijan2011Diaporama3 tâche complexe jd-ijan2011
Diaporama3 tâche complexe jd-ijan2011
 
Diaporama2 miseen oeuvre-ateliers-socle-jd_ijan11
Diaporama2 miseen oeuvre-ateliers-socle-jd_ijan11Diaporama2 miseen oeuvre-ateliers-socle-jd_ijan11
Diaporama2 miseen oeuvre-ateliers-socle-jd_ijan11
 
Diaporama1 socle sciences&techno-jd_ijan11
Diaporama1 socle sciences&techno-jd_ijan11Diaporama1 socle sciences&techno-jd_ijan11
Diaporama1 socle sciences&techno-jd_ijan11
 
Brochure P2S
Brochure P2SBrochure P2S
Brochure P2S
 
Formation spip st ex
Formation spip st exFormation spip st ex
Formation spip st ex
 
Vensim presentation modelisation-pinsons
Vensim   presentation modelisation-pinsonsVensim   presentation modelisation-pinsons
Vensim presentation modelisation-pinsons
 
Energie modelisation
Energie modelisationEnergie modelisation
Energie modelisation
 
Charbon
CharbonCharbon
Charbon
 
Tache complexe
Tache complexeTache complexe
Tache complexe
 
Le développement durable
Le développement durableLe développement durable
Le développement durable
 

Kürzlich hochgeladen

Apprendre avec des top et nano influenceurs
Apprendre avec des top et nano influenceursApprendre avec des top et nano influenceurs
Apprendre avec des top et nano influenceursStagiaireLearningmat
 
Vulnérabilité numérique d’usage : un enjeu pour l’aide à la réussitepdf
Vulnérabilité numérique d’usage : un enjeu pour l’aide à la réussitepdfVulnérabilité numérique d’usage : un enjeu pour l’aide à la réussitepdf
Vulnérabilité numérique d’usage : un enjeu pour l’aide à la réussitepdfSylvianeBachy
 
Newsletter SPW Agriculture en province du Luxembourg du 10-04-24
Newsletter SPW Agriculture en province du Luxembourg du 10-04-24Newsletter SPW Agriculture en province du Luxembourg du 10-04-24
Newsletter SPW Agriculture en province du Luxembourg du 10-04-24BenotGeorges3
 
La Base unique départementale - Quel bilan, au bout de 5 ans .pdf
La Base unique départementale - Quel bilan, au bout de 5 ans .pdfLa Base unique départementale - Quel bilan, au bout de 5 ans .pdf
La Base unique départementale - Quel bilan, au bout de 5 ans .pdfbdp12
 
Pas de vagues. pptx Film français
Pas de vagues.  pptx      Film   françaisPas de vagues.  pptx      Film   français
Pas de vagues. pptx Film françaisTxaruka
 
Présentation - Initiatives - CECOSDA - OIF - Fact Checking.pptx
Présentation - Initiatives - CECOSDA - OIF - Fact Checking.pptxPrésentation - Initiatives - CECOSDA - OIF - Fact Checking.pptx
Présentation - Initiatives - CECOSDA - OIF - Fact Checking.pptxJCAC
 
Chana Orloff.pptx Sculptrice franco-ukranienne
Chana Orloff.pptx Sculptrice franco-ukranienneChana Orloff.pptx Sculptrice franco-ukranienne
Chana Orloff.pptx Sculptrice franco-ukranienneTxaruka
 
Pas de vagues. pptx Film français
Pas de vagues.  pptx   Film     françaisPas de vagues.  pptx   Film     français
Pas de vagues. pptx Film françaisTxaruka
 
Faut-il avoir peur de la technique ? (G. Gay-Para)
Faut-il avoir peur de la technique ? (G. Gay-Para)Faut-il avoir peur de la technique ? (G. Gay-Para)
Faut-il avoir peur de la technique ? (G. Gay-Para)Gabriel Gay-Para
 
Aux origines de la sociologie : du XIXème au début XX ème siècle
Aux origines de la sociologie : du XIXème au début XX ème siècleAux origines de la sociologie : du XIXème au début XX ème siècle
Aux origines de la sociologie : du XIXème au début XX ème siècleAmar LAKEL, PhD
 
Calendrier de la semaine du 8 au 12 avril
Calendrier de la semaine du 8 au 12 avrilCalendrier de la semaine du 8 au 12 avril
Calendrier de la semaine du 8 au 12 avrilfrizzole
 
Bibdoc 2024 - Sobriete numerique en bibliotheque et centre de documentation.pdf
Bibdoc 2024 - Sobriete numerique en bibliotheque et centre de documentation.pdfBibdoc 2024 - Sobriete numerique en bibliotheque et centre de documentation.pdf
Bibdoc 2024 - Sobriete numerique en bibliotheque et centre de documentation.pdfBibdoc 37
 
Bibdoc 2024 - Les intelligences artificielles en bibliotheque.pdf
Bibdoc 2024 - Les intelligences artificielles en bibliotheque.pdfBibdoc 2024 - Les intelligences artificielles en bibliotheque.pdf
Bibdoc 2024 - Les intelligences artificielles en bibliotheque.pdfBibdoc 37
 
DIGNITAS INFINITA - DIGNITÉ HUMAINE; déclaration du dicastère .pptx
DIGNITAS INFINITA - DIGNITÉ HUMAINE; déclaration du dicastère .pptxDIGNITAS INFINITA - DIGNITÉ HUMAINE; déclaration du dicastère .pptx
DIGNITAS INFINITA - DIGNITÉ HUMAINE; déclaration du dicastère .pptxMartin M Flynn
 
Bibdoc 2024 - L’Éducation aux Médias et à l’Information face à l’intelligence...
Bibdoc 2024 - L’Éducation aux Médias et à l’Information face à l’intelligence...Bibdoc 2024 - L’Éducation aux Médias et à l’Information face à l’intelligence...
Bibdoc 2024 - L’Éducation aux Médias et à l’Information face à l’intelligence...Bibdoc 37
 

Kürzlich hochgeladen (16)

Apprendre avec des top et nano influenceurs
Apprendre avec des top et nano influenceursApprendre avec des top et nano influenceurs
Apprendre avec des top et nano influenceurs
 
Vulnérabilité numérique d’usage : un enjeu pour l’aide à la réussitepdf
Vulnérabilité numérique d’usage : un enjeu pour l’aide à la réussitepdfVulnérabilité numérique d’usage : un enjeu pour l’aide à la réussitepdf
Vulnérabilité numérique d’usage : un enjeu pour l’aide à la réussitepdf
 
Newsletter SPW Agriculture en province du Luxembourg du 10-04-24
Newsletter SPW Agriculture en province du Luxembourg du 10-04-24Newsletter SPW Agriculture en province du Luxembourg du 10-04-24
Newsletter SPW Agriculture en province du Luxembourg du 10-04-24
 
Bulletin des bibliotheques Burkina Faso mars 2024
Bulletin des bibliotheques Burkina Faso mars 2024Bulletin des bibliotheques Burkina Faso mars 2024
Bulletin des bibliotheques Burkina Faso mars 2024
 
La Base unique départementale - Quel bilan, au bout de 5 ans .pdf
La Base unique départementale - Quel bilan, au bout de 5 ans .pdfLa Base unique départementale - Quel bilan, au bout de 5 ans .pdf
La Base unique départementale - Quel bilan, au bout de 5 ans .pdf
 
Pas de vagues. pptx Film français
Pas de vagues.  pptx      Film   françaisPas de vagues.  pptx      Film   français
Pas de vagues. pptx Film français
 
Présentation - Initiatives - CECOSDA - OIF - Fact Checking.pptx
Présentation - Initiatives - CECOSDA - OIF - Fact Checking.pptxPrésentation - Initiatives - CECOSDA - OIF - Fact Checking.pptx
Présentation - Initiatives - CECOSDA - OIF - Fact Checking.pptx
 
Chana Orloff.pptx Sculptrice franco-ukranienne
Chana Orloff.pptx Sculptrice franco-ukranienneChana Orloff.pptx Sculptrice franco-ukranienne
Chana Orloff.pptx Sculptrice franco-ukranienne
 
Pas de vagues. pptx Film français
Pas de vagues.  pptx   Film     françaisPas de vagues.  pptx   Film     français
Pas de vagues. pptx Film français
 
Faut-il avoir peur de la technique ? (G. Gay-Para)
Faut-il avoir peur de la technique ? (G. Gay-Para)Faut-il avoir peur de la technique ? (G. Gay-Para)
Faut-il avoir peur de la technique ? (G. Gay-Para)
 
Aux origines de la sociologie : du XIXème au début XX ème siècle
Aux origines de la sociologie : du XIXème au début XX ème siècleAux origines de la sociologie : du XIXème au début XX ème siècle
Aux origines de la sociologie : du XIXème au début XX ème siècle
 
Calendrier de la semaine du 8 au 12 avril
Calendrier de la semaine du 8 au 12 avrilCalendrier de la semaine du 8 au 12 avril
Calendrier de la semaine du 8 au 12 avril
 
Bibdoc 2024 - Sobriete numerique en bibliotheque et centre de documentation.pdf
Bibdoc 2024 - Sobriete numerique en bibliotheque et centre de documentation.pdfBibdoc 2024 - Sobriete numerique en bibliotheque et centre de documentation.pdf
Bibdoc 2024 - Sobriete numerique en bibliotheque et centre de documentation.pdf
 
Bibdoc 2024 - Les intelligences artificielles en bibliotheque.pdf
Bibdoc 2024 - Les intelligences artificielles en bibliotheque.pdfBibdoc 2024 - Les intelligences artificielles en bibliotheque.pdf
Bibdoc 2024 - Les intelligences artificielles en bibliotheque.pdf
 
DIGNITAS INFINITA - DIGNITÉ HUMAINE; déclaration du dicastère .pptx
DIGNITAS INFINITA - DIGNITÉ HUMAINE; déclaration du dicastère .pptxDIGNITAS INFINITA - DIGNITÉ HUMAINE; déclaration du dicastère .pptx
DIGNITAS INFINITA - DIGNITÉ HUMAINE; déclaration du dicastère .pptx
 
Bibdoc 2024 - L’Éducation aux Médias et à l’Information face à l’intelligence...
Bibdoc 2024 - L’Éducation aux Médias et à l’Information face à l’intelligence...Bibdoc 2024 - L’Éducation aux Médias et à l’Information face à l’intelligence...
Bibdoc 2024 - L’Éducation aux Médias et à l’Information face à l’intelligence...
 

Conference Biodiversite Escarguel

  • 1. Climat, Environnement et Evolution de la Biodiversité au cours des temps géologiques Gilles Escarguel Lab. « Paléoenvironnements & Paléobiosphère » UMR-CNRS 5125, Université Lyon 1 Gilles.escarguel@univ-lyon1.fr
  • 2. 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 disparu la 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 ?
  • 3. Quel(s) problème(s), quelle(s) question(s) ? 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 ? Dans tous les cas, quel(s) facteur(s) détermine(nt) ces variations spatiales et temporelles ? Trois exemples à différents niveaux d’intégration taxinomique, géographique et temporelle : 1.- Evolution de la biodiversité globale au cours du Phanérozoïque 2.- Evolution de la biodiversité régionale au cours du temps 3.- Diversification d’un clade au cours du temps : l’exemple des rongeurs
  • 4. 1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps… Diversité marine familiale durant le Phanérozoïque (Erwin et al., 1987) Nombre de Familles 1- Cambrien moy. 2- Ordovicien/Silurien 3- Frasnien/Famennien 4- Permien/Trias 5- Trias/Jurassique *- Jurassique/Crétacé 6- Crétacé/Paléogène Comment obtenir, analyser et interpréter de telles courbes ? Avant toute chose…
  • 5. 1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps… Qu’est-ce que la biodiversité ?!... Un inventaire d’espèces (p.ex., communautés de reproduction) coexistant à un endroit (± vaste) et un moment (± long) donnés Diversité taxinomique : nombre et abondance relative des taxons (spécifique, générique, familiale…) Diversité génétique : nombre, abondance relative et variabilité des génomes Diversité phylogénétique : nombre et abondance relative de groupes évolutifs (clades) distincts Diversité phénétique (disparité) : nombre et abondance relative de types morphologiques distincts Diversité fonctionnelle : nombre, intensité et complexité des interactions entre populations
  • 6. 1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps… La biodiversité, ça se mesure ! …Car mesurer, c’est d’abord décrire, pour pouvoir ensuite comparer Diversité taxinomique : richesse et équitabilité (= distribution des abondances relatives) des taxons Diversité 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 Diversité fonctionnelle : richesse et équitabilité des groupes fonctionnels
  • 7. 1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps… Biodiversité & Temps : mesure de taux d’évolution Taux : quantité proportionnelle de changement par unité de temps Temps N Nb.App. Nb.Ext. Zone 3 t3 -5 8 +2 Zone 2 -3 9 +6 t2 Zone 1 7 +4 -4 t1
  • 8. 1.- Evolution de la Biodiversité globale au cours du temps… Biodiversité & Temps : mesure de taux d’évolution Taux : quantité proportionnelle de changement par unité de temps Temps Taux d’apparition : N Nb.App. Nb.App. Nb.Ext. RA = N × t Zone 3 t3 -5 8 +2 Taux d’extinction : Nb.Ext. RE = N × t Zone 2 -3 9 +6 t2 Taux de renouvellement : RR = RA + RE Diversification nette : Zone 1 ΔR = RA - RE -4 7 +4 t1 Volatilité : V = │RA - RE│
  • 9. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Librement accessible à : http://strata.geology.wisc.edu/jack/
  • 10. 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 2. Soumettre le choix (faune entière, phylums ou classes) 3. Copier-coller les tableaux de résultats dans un tableur (ne pas oublier le remplace- ment automatique des « . » en « , »)
  • 11. 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 géologique Date : Age du début de l’Etage X−FL Etage X X−bL t X−Ft X−bt q Lmy et p Lmy : taux d’extinction et d’apparition par taxon et par million d’années (Foote, 2000) : ⎛ ⎞ X − bt q = − ln⎜ ⎜ (X − bt) + (X − bL) ⎟ t ⎟ ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ X − bt p = − ln⎜ ⎜ (X − bt) + (X − Ft) ⎟ t ⎟ ⎝ ⎠
  • 12. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Librement accessible à : http://strata.geology.wisc.edu/jack/ Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés) 1- Cambrien moy. 6000 2- Ordovicien/Silurien 3- Frasnien/Famennien 5000 4- Permien/Trias Nombre de Genres 4000 5- Trias/Jurassique 6 *- Jurassique/Crétacé 3000 6- Crétacé/Paléogène 2 ?!!! 3 ? * 2000 5 ? 4 ? 1 1000 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années) Changements de diversité totale : combinaison d’apparitions et d’extinctions Séparation des signaux
  • 13. 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'extinction par taxon et par million d'année 1- Camb. moy. ; 2- Ordo./Silur. ; 3- Fras./Famen. ; 4- Perm./Trias ; 1 5- Trias/Juras. ; *- Juras./Crét. ; 6- Crét./Paléog. 1 2 Ci 4 6 S/D 3 0,1 Ci/Cs 5 * Ki/Ks Pleist. Taux 0,01 0,001 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années)
  • 14. 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 1- Camb. moy. ; 2- Ordo./Silur. ; 3- Fras./Famen. ; 4- Perm./Trias ; 1 5- Trias/Juras. ; *- Juras./Crét. ; 6- Crét./Paléog. 1 Ci 4 2 S/D 3 Ki/Ks 6 0,1 Ci/Cs * Pleist. 5 Taux 0,01 0,001 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années)
  • 15. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Librement accessible à : http://strata.geology.wisc.edu/jack/ 1 0,7 0,6 Taux de Ci 0,5 2 4 D 0,4 6 renouvellement : 3 S/ * Ki/Ks 0,3 Ci/Cs 5 Pleist. RR = p + q 0,2 0,1 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1- Camb. moy. ; 2- Ordo./Silur. ; 3- Fras./Famen. ; 4- Perm./Trias 0,25 0,2 ; 5- Trias/Juras. ; *- Juras./Crét. ; 6- Crét./Paléog. Diversification 0,15 0,1 nette : 0,05 0 ΔR = p - q -0,05 -0,1 -0,15 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Différents cas de figures : 0,25 0,2 2≠3;2≠4;4≠5;4≈6 Volatilité : 0,15 V = │p - q│ 0,1 0,05 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
  • 16. 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 1 0,1 Taux 0,01 0,001 500 400 300 200 100 0 Temps (en Millions d'années) Analyse de corrélation croisée : recherche du décalage temporel entre taux d’apparition et d’extinction maximisant la corrélation entre les deux séries
  • 17. 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 ? Décalage de +2 étages [qE ; pE+2] 0,72 Corrélation entre p et q 0,6 0,48 0,36 0,24 0,12 0 -0,12 -0,24 -32 -24 -16 -8 0 8 16 24 32 Décalage (en nombre d’étages) entre p et q Analyse de corrélation croisée : recherche du décalage temporel entre taux d’apparition et d’extinction maximisant la corrélation entre les deux séries
  • 18. 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 ? 1 Délai de 5-10 M.a. entre une phase d’extinction Taux d'apparition 2 étages après et sa phase de re-diversification consécutive 0,1 R² ≈ 55% 0,01 0,001 0,01 0,1 1 Taux d'extinction pour un étage Corrélation maximale des taux d’apparition (p) et d’extinction (q) [qE ; pE+2] pour un décalage de +2 étages
  • 19. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Quel(s) modèle(s) de diversification ? Linéaire Exponentiel Diversité Diversité Diversité (+) (×) Logistique (×) Temps Temps Temps Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés) ? 6000 5000 Nombre de Genres 4000 C/O P/T 3000 2000 1000 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années)
  • 20. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Quel(s) modèle(s) de diversification ? Linéaire Exponentiel Diversité Diversité Diversité (+) (×) Logistique (×) Temps Temps Temps ? Diversité familiale marine totale Nombre de Familles
  • 21. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Quel(s) modèle(s) de diversification ? Oui mais… Données génériques standardisées à 16,200 spécimens par intervalle temporel 6 2 * 3 5 4 1 Alroy et al., 2008
  • 22. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Relation Biodiversité – Climat – Environnement Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés) Nombre de Genres 6000 5000 6 4000 2 3 5 * 3000 1 4 2000 http://fr.wikipedia.org/wiki/Histoire_du_climat 1000 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années) δ180 Températures 3 -3 4 ~25°c 1 6 * 5 0 ~17°c 2 ~10°c 3 500 400 300 200 100 0 M.a.
  • 23. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Relation Biodiversité – Climat – Environnement Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés) Nombre de Genres 6000 5000 6 4000 2 3 5 * 3000 1 4 2000 1000 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années) Pression partielle en CO2 25 2 1 20 × CO2 actuel 3 15 10 5 Berner, 1998 * 4 6 5 1 500 400 300 200 100 0 M.a.
  • 24. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Relation Biodiversité – Climat – Environnement Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés) Nombre de Genres 6000 5000 6 4000 2 3 5 * 3000 1 4 2000 1000 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années) 2 Niveau marin relatif 1 400 Niveau marin (m) Hallam, 1984 ; Hallam, 1989 3 300 6 200 * 5 4 100 0 -100 500 400 300 200 100 0 M.a.
  • 25. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Relation Biodiversité – Climat – Environnement http://www.morien-institute.org/impact_craters.html Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés) Nombre de Genres 6000 5000 6 4000 2 3 5 * 3000 1 4 2000 1000 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années) Impacts météoritiques (Diam. > 20km) 3 2 1 5 6 4 * ** * * * ** **** * *** * * Courtillot & Renne, 2003 500 400 300 200 100 0 M.a. Trapps volcaniques (Vol. > 106 km3) Wignall, 2001 3 2 1 5 6 4 * * ** * *** ** ** 500 400 300 200 100 0 M.a.
  • 26. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Relation Biodiversité – Climat – Environnement Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés) Nombre de Genres 6000 5000 6 4000 2 3 5 * 3000 1 4 2000 1000 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années) Cause(s) des Crises d’extinction majeures ? 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
  • 27. Application à partir de la base de données de J.J. Sepkoski Jr. (2002) Relation Biodiversité – Climat – Environnement Diversité générique marine totale (27,818 genres analysés) Nombre de Genres 6000 5000 6 4000 2 3 5 * 3000 1 4 2000 1000 0 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Temps (en Millions d'années) … 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…
  • 28. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… Biodiversité & Géographie : du local au global Diversité α (locale) Divesité γ (régionale) Whittaker, 1977 Diversité ε (continent, océan) Diversité globale
  • 29. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… Biodiversité & Géographie : du local au global D’une diversité à l’autre : les diversités β et δ α1 α2 α3 γ1 γ2 γ3 γ ε α4 α5 α6 γ4 γ5 γ6 max(α i ) ≤ γ ≤ ∑ α i max(γ i ) ≤ ε ≤ ∑ γ i Whittaker, 1977 γ =α + β ε = γ +δ β et δ : hétérogénéité des assemblages locaux et régionaux
  • 30. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… Régions naturelles (< ~10,000 km2) fossilifères couvrant > 15 M.a. d’évolution des Mammifères 40-22 M.a. * * (Quercy) 65-30 M.a. * 22-2 M.a. (Wyoming) (Espagne centrale) * 30-5 M.a. (Riversleigh)
  • 31. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… La région naturelle du Quercy (S.O. Massif Central) http://www.quercy.net/geologie/images/carte_geolo.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Satellite_image_of_France_in_August_2002.jpg
  • 32. 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 Paléo-karst exploité de 1867 à 1907 Jusqu’à 30,000 tonnes de phosphorites / an Premiers fossiles identifiés dès ~1870 Duranthon & Ripoll, 2006 Raynal-St Antonin (1872)
  • 33. 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 27 Nombre de Localités 15 10 5 Intervalle étudié Inf. moyen supérieur inférieur supérieur inférieur EOCENE OLIGOCENE MIOCENE -48 -39 -33.7 -23 M.a.
  • 34. 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, 2006 Escarguel et al., 2008
  • 35. 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 A l’échelle de chaque localité : Analyse des Cénogrammes Cénogramme = graphique de distribution pondérale d’une communauté
  • 36. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… Poids (g) Cénogramme de la 10 000 000 Plaine du Rwindi-Rutshuru Eléphant (Zaïre) Hippopotame 1 000 000 250 kg 250 kg 100 000 Gazelle 10 kg 10 000 1 000 500 g 500 g souris 100 musaraigne 10 12.5 g 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Rang de l’Espèce Legendre, 1986 ; Legendre, 1989
  • 37. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… Un cénogramme dépend du climat et de l’environnement : 250 kg Climat aride Climat humide : 500 g Legendre, 1986 ; Legendre, 1989 ; Escarguel et al., 2008 Environ. ouvert Environ. fermé fermeture ⇒ espèces grandes et très grandes & gap humidité ⇒ nombre d’espèces >5 kg & gap température ⇒ nombre total d’espèces, notamment <500 g
  • 38. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… R²>95% Log(Poids) Climat tempéré Log(Surface M1) -27 Forêt décidue ?? OLIGOCENE Climat aride à semi-aride Poids (g) -30 Savane ± arborée 1 000 000 100 000 10 000 -33,7 Climat tempéré humide 1 000 Forêt décidue ÉOCENE 100 10 Climat chaud & humide 1 Forêt tropicale -39 Rang de l’Espèce 10 20 30 40 Legendre, 1989 ; Escarguel et al., 2008
  • 39. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… Les cénogrammes enregistrent Limite l’évolution du climat global Eocène/Oligocène : froid chaud Evènement global majeur -27 Calotte glaciaire antartique OLIGOCENE Poids (g) -30 1 000 000 100 000 10 000 -33,7 1 000 ÉOCENE 100 10 1 -39 Zachos et al., Rang de l’Espèce 2001 10 20 30 40 Legendre, 1989 ; Escarguel et al., 2008 -4 0 +4°c
  • 40. 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 régionale : 150 Richesse totale estimée Nb. lignées (Chao-2, avec I.C. à 95%) 100 Richesse échantillonnée 50 Longévité Escarguel et al., 2008 moyenne d’une 0 Eocène Oligocène Mio. lignée : 2.5 m.a. 40 33.7 23 22 M.a. Estimer le nombre d’espèces non encore découvertes ???!!!
  • 41. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… Estimation de la richesse totale à partir de M échantillons Q1 Q2 Nombre d’espèces Echantillonnage aléatoire distribution binomiale tronquée Nombre de Localités 3 5 7 9 11 14 17 1 ⎛Q ⎞ 2 = N obs + ⎜ ⎟ 1 Estimateur de Chao - 2 : N est ⎜ 2Q ⎟ ⎝ 2⎠
  • 42. 2.- Evolution de la Biodiversité régionale au cours du temps… Comparaison des richesses α et γ : 150 Nb. lignées 100 Richesse γ totale estimée (Chao-2, avec I.C. à 95%) β Richesse α moyenne 50 0 Eocène Oligocène Mio. Escarguel et al., 2008 40 33.7 23 22 Myr β Température & ouverture
  • 43. 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’environnement La 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 ?
  • 44. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Benton, 1993 – The Fossil Record 2 http://www.fossilrecord.net/fossilrecord/index.html Reptiles Mammifères Chondrichtyens Oiseaux Ostéichtyens Amphibiens Acanthodiens Diversification Agnathes Placo. 50 Familles cénozoïque des Mammifères placentaires « Phylogénie » des vertébrés
  • 45. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Phylogénie des Mammifères Placentaires 0 Plio-Quat. Miocène Oligocène Eocène 50 Paléocène Crétacé 100 Sinodelphis Eomaia 140
  • 46. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Données McKenna & Bell, 1997 Abondances génériques absolues intra-ordinales Proboscidea Desmostylia 1200 Sirenia Embrithopoda Hyracoidea Perissodactyla Pyrotheria Xenungulata Limite 1000 Astrapotheria Notoungulata Paléocène Litopterna Artiodactyla - Eocène Cetacea 800 Arctostylopida Condylarthra 55.5 M.a. Procreodi Dinocerata Tubulidentata Scandentia 600 Primates Chiroptera Soricomorpha Erinaceomorpha Chrysochloridea 400 Carnivora Creodonta Cimolesta Rodentia Mixodontia 200 RONGEURS Lagomorpha Mimotonida Macroscelidea Anagalida Leptictida Pilosa 0 Cingulata 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
  • 47. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Données McKenna & Bell, 1997 Abondances génériques relatives intra-ordinales Proboscidea Desmostylia 100% Sirenia Embrithopoda Hyracoidea Perissodactyla 90% Pyrotheria Xenungulata Astrapotheria 80% Notoungulata Litopterna Artiodactyla 70% Cetacea Arctostylopida Condylarthra 60% Procreodi Dinocerata Tubulidentata 50% Scandentia Primates Chiroptera Soricomorpha 40% Erinaceomorpha Chrysochloridea RONGEURS Carnivora 30% Creodonta Cimolesta 1174/4637 (25,3%) des genres de Rodentia 20% Mixodontia mammifères placentaires cénozoïques Lagomorpha Mimotonida 10% Macroscelidea Anagalida Leptictida Pilosa 0% Cingulata 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
  • 48. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Phylogénie familiale des rongeurs (d’après Hartenberger, 1998 modifié) Radiation initiale
  • 49. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… crâne vertèbres Qu’est-ce qu’un rongeur ?! humérus tibia radius fibula = péroné ulna = cubitus Un placentaire « généraliste » au squelette post-crânien primitif
  • 50. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… crâne vertèbres Qu’est-ce qu’un rongeur ?! humérus tibia radius fibula = péroné ulna = cubitus Un placentaire au crâne et à la dentition Diastème hautement Une spécialisés seul paire Un « bloc d’incisives molaire » compact
  • 51. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une formule dentaire unique Qu’est-ce qu’un M P C I rongeur ?! Maxil. Pré-max. Dentaire 1/1 I, 0/0 C, 2/1 P, 3/3 M Déciduale avortée Déciduale Définitive Un placentaire au crâne et à la dentition Diastème hautement Une spécialisés seul paire Un « bloc d’incisives molaire » compact
  • 52. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Les rongeurs aujourd’hui : 2277 espèces (45% des placentaires) répartis dans 32 familles Une diversification à tous les niveaux : Morphologie crânienne & mandibulaire Régime alimentaire & morphologie dentaire Mode de déplacement & milieu de vie Taille corporelle Micromys minutus (4g) Hydrochoerus hydrochoeris (70kg) Rat des moissons Capybara
  • 53. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une diversification à tous les niveaux : Morphologie crânienne & mandibulaire : Crâne protrogomorphe (exemple : castor de montagne) Orbites Foramen infra-orbitaire http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/topics/mammal_anatomy/rodent_jaws.html
  • 54. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une diversification à tous les niveaux : Morphologie crânienne & mandibulaire : Crâne sciuromorphe (exemple : écureuil) Orbites Plaques zygomatiques Foramen infra-orbitaire http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/topics/mammal_anatomy/rodent_jaws.html
  • 55. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une diversification à tous les niveaux : Morphologie crânienne & mandibulaire : Crâne myomorphe (exemple : rat et souris) Orbites Plaques zygomatiques Foramen infra-orbitaire http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/topics/mammal_anatomy/rodent_jaws.html
  • 56. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une diversification à tous les niveaux : Morphologie crânienne & mandibulaire : Crâne hystricomorphe (exemple : cochon d’inde) Orbites Foramen infra-orbitaire http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/topics/mammal_anatomy/rodent_jaws.html
  • 57. 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
  • 58. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une diversification à tous les niveaux : Morphologie crânienne & mandibulaire : Ctenodacty- Aplodontidae Sciuridae Gliridae Murida lomorpha Phiomorpha Caviomorpha myomorphie hystricognathie sciuromorphie hystricomorphie protrogomorphie RODENTIA & sciurognathie
  • 59. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une diversification à tous les niveaux : Régime alimentaire & morphologie dentaire : Granivore Frugivore Folivores Herbivores Dipodomys spp. Rattus rattus Chinchilla brevicauda Hydrochoerus hydrochoeris (Dipodidae) (Muridae) (Chinchillidae) (Caviidae) Insectivore Carnivore Omnivore Onychomys leucogaster Hydromys chrysogaster Sciurus vulgaris (Sigmodontinae) (Muridae) (Sciuridae)
  • 60. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une diversification à tous les niveaux : Régime alimentaire & morphologie dentaire : Bunodonte Buno- Lophodonte lophodonte 1mm Tribosphenomys Sciurus Rattus Chinchilla Loxodonte Lophodonte hypsodonte Etc.!!!...
  • 61. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une diversification à tous les niveaux : Mode de déplacement & Milieu de vie : Jaculus jaculus (Dipodidae) Sciurus variegatoides Myocastor coypus (Sciuridae) (Echimyidae) Heterocephalus glaber (Bathyergidae) Petaurista spp. Spermophilus beecheyi (Pteromyini) (Marmotini)
  • 62. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… Une diversification à tous les niveaux : Taille corporelle : Micromys minutus Hydrochoerus hydrochoeris 4g 70 kg 1:17.500 600 kg ~1T 1:170.000 1:250.000 Caviomorphes (Amérique du Sud) Josephoartigasia monesi Phoberomys pattersoni
  • 63. 3.- Diversification d’un clade au cours du temps… L’histoire étonnante des Caviomorphes !!! Les rongeurs et primates sud-américains dérivent d’espèces africaines, il y a ~35 M.a. http://www.scotese.com/sitemap.htm Arrivés par radeau(x) trans-atlantique ???
  • 64. Allactaga bullata (Dipodidae) : Gerbille du Désert de Gobi, menacée d’extinction Merci !
  • 65. 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 à http://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.edu Inventaires des Mammifères actuels : http://www.bucknell.edu/msw3/ Caractéristiques & causes des principales crises d’extinction massives : http://fr.wikipedia.org/wiki/Extinction_massive http://park.org/Canada/Museum/extinction/extincmenu.html
  • 66. Références citées : 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 and 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.