Dynamique évolutive des faunes de mammifères du Sud-Ouest européen durant les réchauffements climatiques intenses de l'Eocène, entre 56 Ma et 45 Ma : Le cas des Lophiodontidae

par Quentin Vautrin

Thèse de doctorat en Paléobiologie

Sous la direction de Rodolphe Tabuce et de Fabrice Lihoreau.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec ISEM - Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (laboratoire) .


  • Résumé

    Le début de l'Éocène est marqué par une succession de grands réchauffements climatiques qui ont culminé en une période d'optimum climatique (EECO) correspondant à l'époque la plus chaude du Cénozoïque. De par leur courte durée et leur forte intensité, ces événements hyperthermaux sont souvent considérés comme les meilleurs analogues du réchauffement climatique actuel, et sont corrélés avec des phénomènes de diversification des faunes de mammifères importants dans le registre fossile Nord Américain. En Europe, les localités du début de l'Éocène sont moins bien connues et il est difficile de retracer l'impact de ces réchauffements climatiques. Les Lophiodontidae sont une famille de mammifères périssodactyles retrouvée en abondance dans les localités Éocène européennes, en particulier dans le sud de la France, ce qui en fait un modèle de choix pour étudier les impacts des événements hyperthermaux sur l'histoire évolutive des mammifères européens. La première partie de ce travail consiste en une étude exhaustive de la variabilité intraspécifique de cette famille. Plus d'une trentaine de caractères dentaires polymorphes ont été mis en évidence, ainsi que la présence d'un dimorphisme sexuel marqué. Le genre Paralophiodon a été révisé à la lumière de cette forte variabilité et est considéré comme non valide. En tout, plusieurs centaines de spécimens provenant de 22 localités du Sud de l'Europe ont été étudiés et 2 espèces inédites appartenant au genre Eolophiodon ont été identifiées. La révision des lophiodontidés de la région Occitanie, replacée dans un cadre biostratigraphique, a permis de rediscuter de l'âge controversé des grès d'Aigne, et de proposer un âge fini Yprésien-début Lutétien (MP10b-MP11) pour cette formation, comblant ainsi la précédente lacune du registre fossile européen. L'étude des lophiodontidés basaux, couplée aux résultats d'une nouvelle analyse phylogénétique inédite rapproche les lophiodontidés des chalicothères au sein du sous ordre des Ancylopoda, suggérant une origine Asiatique de la famille et une arrivée des lophiodontidés dans le sud de l'Europe peut de temps après le PETM. L'étude du matériel inédit et les analyses phylogénétiques contraintes par les nouvelles données biostratigraphiques permettent de distinguer trois grandes phases dans l'histoire évolutive des lophiodontidés qui semblent être corrélées avec les changements climatiques majeurs de l'Éocène. La radiation basale des lophiodontidés est contemporaine des événement hyperthermiques de l'Yprésien et est marquée par la multiplication des formes de petite taille et est restreinte à la Province Mesogéenne. La deuxième grande radiation des lophiodontidés apparaît concomitante avec l'EECO et voit l'apparition du genre Lophiodon et le remplacement des formes de petite taille sub-cursoriales par des taxons plus massifs et présentant un début de molarisation des prémolaires. Cette radiation marque la fin de l'endémisme des lophidontidés qui se disperse dans toute l'Europe de l'Ouest. Les lophiodontidés radient une dernière fois au Lutétien lors du refroidissement post-EECO, lors de l' « Intra Eocene Mammal Turnover I ». Cette radiation voit la mise en place de formes géantes (une à deux tonnes), graviporteuses et à la dentition plus molarisée, interprétée comme une réponse à l'ouverture relative des milieux lors du refroidissement post-EECO entraînant des changements dans les régimes alimentaires.

  • Titre traduit

    Evolutionary dynamics of Southwest European mammalian faunas across the Eocene severe warming events, from 56 Ma to 45 Ma : The case of the Lophiodontidae


  • Résumé

    The early Eocene is marked by a succession of major global warming events that culminated in a period of climatic optimum (EECO) corresponding to the warmest period of the Cenozoic. Due to their short duration and high intensity, these hyperthermal events are often considered as the best analogues of current global warming, and are correlated with important diversification of mammals in the North American fossil record. In Europe, the early Eocene localities are less well known and it is difficult to trace the impact of these climatic events. Lophiodontidae are a family of perissodactyl mammals found in abundance in European Eocene localities, particularly in southern France, making them a model of choice for studying the impacts of hyperthermal events on the evolutionary history of European mammals. The first part of this work consists of an exhaustive study of the intraspecific variability of this family. More than thirty polymorphic dental characters have been identified, as well as the presence of marked sexual dimorphism. The genus Paralophiodon has been revised in light of this high variability and is considered invalid. In all, several hundred specimens from 22 localities in southern Europe were studied and 2 new species belonging to the genus Eolophiodon have been identified. The revision of the lophiodontids of the Occitanie region, placed in a biostratigraphic framework, allow us to rediscuss of the controversial age of the “grès d'Aigne”, and to propose a late Ypresian-early Lutetian age (MP10b-MP11) for this formation, thus filling the previous known gap in the European fossil record. The study of basal lophiodontids, coupled with the results of a new phylogenetic analysis, places the lophiodontids close to chalicothera within the suborder Ancylopoda, suggesting an Asian origin of the family and an arrival of lophiodontids in southern Europe soon after PETM. The study of unpublished material and phylogenetic analyses constrained by the new biostratigraphic data make it possible to distinguish three major phases in the evolutionary history of lophiodontidae that seem to be correlated with the major climate changes of the Eocene. Basal radiation of lophiodontidae is contemporary to the hyperthermal events of the Ypresian and is marked by the multiplication of small size forms and is restricted to the Mesogean Province. The second radiation of lophiodontidae appears contemporaneous with the EECO and its marked by the appearance of the genus Lophiodon and the replacement of small sub-cursorial forms by more massive taxa with sligthly more molarized premolars. This radiation marks the end of the endemism of lophidontidae that dispersed throughout all Western Europe. Lophiodontidae radiate one last time at Lutetien during the post-EECO cooling, during the "Intra Eocene Mammal Turnover I". This radiation sees the introduction of giant forms (one to two tons), graviportal and with molarized teeth, interpreted as a response to the relative opening of the environment during the post-EECO cooling leading to drastic changes in diets.