Déclin des artiodactyles endémiques européens, autopsie d'une extinction

Decline of the artiodactyls endemic of Europe, autopsy of an extinction

• Auteur / Autrice : Romain Weppe
• Direction : Maëva Orliac, Fabien Condamine, Guillaume Guinot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Paléobiologie
• Date : Soutenance le 30/06/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de l'évolution (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Meyer-Berthaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maëva Orliac, Fabien Condamine, Guillaume Guinot, Brigitte Meyer-Berthaud, Jessica Madeleine Theodor, Grégoire Métais, Julien Clavel, Thierry Smith
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jessica Madeleine Theodor, Grégoire Métais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phylogénie

Limite Éocène-Oligocène

Mammifères

Mots clés libres

Mammifères

Diversité

Transition Eocène-Oligocène

Grande Coupure

Phylogénie

Mammals

Diversity dynamics

Eocene-Oligocene transition

Grande Coupure

Phylogeny

Résumé

La transition Eocène-Oligocène (TEO) est une période de changements environnementaux globaux particulièrement marquée en Europe occidentale qui coïncide avec un renouvellement faunique spectaculaire nommé la Grande Coupure. Les artiodactyles endémiques européens (AEE), qui avaient évolué en contexte insulaire jusqu’à la fin de l’Eocène, sont fortement impactés pendant cette période. Les objectifs de cette thèse sont : i) de déterminer la dynamique de diversité des AEE autour de la TEO en identifiant le rôle des facteurs abiotiques et biotiques sur leur diversification ; et ii) de clarifier les relations phylogénétiques au sein des AEE. Le Konzentrat-Lagerstätte multi-sites quercynois (sud-ouest, France) permet d’analyser la dynamique de la diversité des artiodactyles européens de part et d’autre la TEO et de reconstituer l'histoire de leur diversification au niveau spécifique et générique par une approche bayésienne sous un modèle de birth-death (logiciel PyRate). Les résultats mettent en évidence une extinction de 80% des AEE durant la TEO. Cette chute drastique de la diversité n’avait pas été identifiée précédemment et semble être significativement corrélée avec les facteurs abiotiques tels que la température, le niveau marin et les taux de carbone organique. Les résultats sur les artiodactyles vont à l'encontre d'une extinction des taxons endémiques par compétition active avec les immigrants asiatiques et suggèrent plutôt que les formes endémiques se sont éteintes avant l'arrivée des immigrants d'Asie. De plus, de manière surprenante, ils révèlent que certaines familles endémiques auraient même facilité la diversification des immigrants. La résolution fine du registre fossile du Quercy permet de décrire avec un niveau de détail inattendu les interactions entre les familles. Les résultats soulignent la complexité des interactions inter-clades et une forte compétition intra-clade, et montrent que certaines familles semblent être crucia les pour la structuration de l'environnement et des réseaux alimentaires. Les résultats mettent également en évidence que certains caractères « clés » ou « innovants » ont probablement joué un rôle dans la survie de plusieurs espèces endémiques pendant et après la crise. Les analyses phylogénétiques réalisées permettent ensuite de résoudre les relations au sein de la super-famille des Cainotherioidea et de l’ensemble des AEE. La révision de la systématique et de la nomenclature dentaire des Cainotheriidae et la description d’un nouveau taxon permettent de proposer la première phylogénie formelle des Cainotherioidea et de mieux comprendre la mise en place du plan dentaire unique des Cainotheriidae. La construction d’une matrice de taxons/caractères dentaires originale intégrant un large échantillonnage taxinomique des AEE permet ensuite de proposer une des premières phylogénies exhaustives de ces derniers. La topologie du consensus strict présente un grand clade intégrant l’ensemble des espèces d’AEE et se divisant en deux ensembles monophylétiques : le premier se composant des Choeropotamidae, Cebochoeridae, Dichobuninae et des genres Aumelasia, Protodichobune, Buxobune et Hallebune ; et le second se composant successivement des Hyperdichobuninae Amphimerycidae, Xiphodontidae, Anoplotheriidae, Mixtotheriidae et Cainotherioidea. La plupart des (sous-)familles d’AEE sont soutenues par des synapomorphies dentaires à l’exception des Choeropotamidae, Hyperdichobuninae, Amphimerycidae et Dacrytheriinae. La position très dérivée des genres Cuisitherium, Lophiobunodon et Dichobune dans la topologie remet en question l’âge de la radiation initiale des artiodactyles endémiques européens et la situe à la fin de l’Eocène inférieur. Ma thèse souligne ainsi le caractère exceptionnel des phosphorites du Quercy et s'inscrit dans une continuité historique de la recherche quercynoise, prouvant que même 150 ans après leur découverte, le Quercy reste une source unique de nouvelles données.

The Eocene-Oligocene transition (EOT) is a period of global environmental change particularly marked in Western Europe that coincides with a spectacular faunal turnover called the Grande Coupure. European endemic artiodactyls (EEA), which evolved in an insular context until the end of the Eocene, are strongly impacted during this period. The objectives of this thesis are: i) to determine the diversity dynamics of EEA around the TEO by identifying the role of abiotic and biotic factors on their diversification; and ii) to clarify phylogenetic relationships within EEA. The multi-site Konzentrat-Lagerstätte in the Quercy region (southwest, France) allows us to analyze the diversity dynamics of European artiodactyls on both sides of the TEO and to reconstruct their diversification history at the specific and generic levels using a Bayesian approach under a birth-death model (PyRate software). The results show an extinction of 80% of the EEA during the TEO. This drastic drop in diversity had not been previously identified and seems to be significantly correlated with abiotic factors such as temperature, sea level and organic carbon levels. The artiodactyl results argue against an extinction of endemic taxa through active competition with Asian immigrants and instead suggest that endemic forms became extinct prior to the arrival of immigrants from Asia. Moreover, surprisingly, they reveal that some endemic families may have even facilitated immigrant diversification. The detailed resolution of the Quercy fossil record allows us to describe the interactions between families in unexpected detail. The results highlight the complexity of inter-clade interactions and strong intra-clade competition, and show that some families appear to be crucial for environmental and food web structuring. The results also highlight that some "key" or "innovative" traits probably played a role in the survival of several endemic species during and after the crisis. The phylogenetic analyses performed then resolve the relationships within the superfamily of Cainotherioidea and the whole of EEA. The revision of the systematics and dental nomenclature of the Cainotheriidae and the description of a new taxon allow us to propose the first formal phylogeny of Cainotherioidea and to better understand the establishment of the unique dental pattern of Cainotheriidae. The construction of an original taxon/dental character matrix integrating a broad taxonomic sampling of EEA then allows us to propose one of the first comprehensive phylogenies of the latter. The topology of the strict consensus presents a large clade integrating all EAA species and splitting into two monophyletic groups: the first comprising the Choeropotamidae, Cebochoeridae, Dichobuninae, and the genera Aumelasia, Protodichobune, Buxobune, and Hallebune; and the second comprising successively the Hyperdichobuninae Amphimerycidae, Xiphodontidae, Anoplotheriidae, Mixtotheriidae, and Cain otherioidea. Most (sub)families of EEA are supported by dental synapomorphies with the exception of Choeropotamidae, Hyperdichobuninae, Amphimerycidae and Dacrytheriinae. The highly derived position of the genera Cuisitherium, Lophiobunodon and Dichobune in the topology calls into question the age of the initial radiation of the endemic European artiodactyls and places it at the end of the Lower Eocene. My thesis thus underlines the exceptional character of the Quercy phosphorites and is part of a historical continuity of Quercy research, proving that even 150 years after their discovery, Quercy remains a unique source of new data.