Diversité et évolution des faunes de micromammifères quaternaires d'Afrique du Sud : nouvelles approches pour la reconstruction des paléoenvironnements des Hominines anciens

Diversity and evolution of Quaternary micromammal faunas from South Africa : novel approaches for reconstructing the paleoenvironments of early hominins

• Auteur / Autrice : Pierre Linchamps
• Direction : Raphaël Cornette, Pierre Latouche, Emmanuelle Stoetzel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie évolutive
• Date : Soutenance le 08/12/2023
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de systématique, évolution, biodiversité (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Violaine Nicolas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Latouche, Emmanuelle Stoetzel, Violaine Nicolas, Yolanda Fernández-Jalvo, Frank Sénégas, Marco Corneli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : José Braga, Lionel Hautier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Morphométrie

Paléoenvironnement

Quaternaire (ère géologique)

Mots clés libres

Rongeurs

Paléontologie

Paléoenvironnements

Morphométrie géométrique

Morphologie

Machine Learning

Rodents

Palaeontology

Palaeoenvironments

Geometric morphometrics

Morphology

Machine Learning

Résumé

A la fin du Pliocène et au début du Pléistocène en Afrique du Sud, des changements climatiques entraînant l'aridification progressive du milieu favorisent la mise en place de nouveaux habitats. Cette période correspond également à l'émergence de nouveaux taxons d'hominines, ce qui suggère que les changements climatiques et environnementaux ont joué un rôle important dans l'évolution morphologique et comportementale de la lignée humaine. Les karsts fossilifères du « Berceau de l'Humanité », situés dans la province du Gauteng, ont fourni une séquence riche et bien conservée de fossiles qui éclairent l'évolution de la faune et des environnements au cours des trois derniers millions d'années. Au sein de ce registre fossile, les rongeurs sont particulièrement abondants et représentent d'excellents indicateurs paléoenvironnementaux qui apportent des données climatiques locales complémentaires d'autres proxies biologiques et géologiques. Cependant, les microfaunes fossiles du « Berceau de l'Humanité » ont fait l'objet d'un nombre relativement limité de travaux comparativement à ceux portant sur les grands mammifères. Cette situation, qui s'explique en partie par des difficultés d'identification et un manque de données écologiques pour de nombreux taxons, met en exergue les limites des méthodes d'études paléontologiques traditionnelles.Cette thèse explore de nouvelles approches pour les reconstructions paléoclimatiques et paléoenvironnementales à partir des restes de micromammifères, en associant aux analyses microfauniques classiques des outils d'intelligence artificielle et de morphométrie géométrique et. Dans un premier temps, les assemblages osseux de micro- et mésomammifères des sites de Cooper's D et de Swartkrans ont été étudiés avec une triple approche systématique, taphonomique et paléoécologique. Une méthode de biochronologie développée à partir des molaires de Mystromys suggère un âge pour l'assemblage microfaunique du membre 3 de Swartkrans antérieur aux datations radiométriques obtenues sur sédiment et dents de bovidés. Afin de préciser l'évolution des conditions climatiques au cours du Pléistocène, une nouvelle méthode d'inférence climatique par machine learning a également été développée, puis appliquée à différents assemblages quaternaires africains afin de reconstruire les niches climatiques occupées par les hominines africains pléistocènes. Enfin, une étude du rôle des facteurs climatiques dans la distribution de la diversité morphologique et fonctionnelle des communautés actuelles de rongeurs sur l'ensemble du continent africain a été réalisée à l'aide de méthodes d'analyses en morphométrie géométrique. La détection de motifs spatiaux significatifs offre des perspectives prometteuses pour l'étude et l'interprétation paléoécologique des communautés fossiles retrouvées en contextes archéologique et paléontologique.

At the end of the Pliocene and the beginning of the Pleistocene in South Africa, climate changes leading to progressive aridification of the environment favored the establishment of new habitats. This period also corresponds to the emergence of new hominin taxa, suggesting that climatic and environmental changes played a significant role in the morphological and behavioral evolution of the human lineage. The fossiliferous karsts of the 'Cradle of Humankind,' located in the Gauteng province, have provided a rich and well-preserved sequence of fossils that shed light on the evolution of fauna and environments over the past three million years. Among this fossil record, rodents are particularly abundant and serve as excellent paleoenvironmental indicators, providing local climate data complementing other biological and geological proxies. However, the fossil microfauna of the 'Cradle of Humankind' has received limited attention compared to studies on larger mammals. This situation, partly explained by difficulties in identifying species and a lack of ecological data for many taxa, highlights the limitations of traditional paleontological study methods.This thesis explores new approaches for paleoclimatic and paleoenvironmental reconstructions using micromammal remains, combining classical microfaunal analyses with artificial intelligence and geometric morphometric tools. Initially, the bone assemblages of micro- and mesomammals from the Cooper's D and Swartkrans sites were studied with a triple systematic, taphonomic, and paleoecological approach. A biochronology method based on Mystromys molars suggests an age for the microfaunal assemblage of Swartkrans Member 3 prior to the radiometric dates obtained from sediment and bovid teeth. To refine the understanding of climatic conditions during the Pleistocene, a new machine learning-based climate inference method was developed and applied to various African Quaternary assemblages to reconstruct the climatic niches occupied by Pleistocene African hominins. Finally, a study of the role of climatic factors in shaping the morphological and functional diversity of current rodent communities across the entire African continent was conducted using geometric morphometric analysis methods. The detection of significant spatial patterns offers promising prospects for the study and paleoecological interpretation of fossil communities found in archaeological and paleontological contexts.