Dynamique des paléoécosystèmes dans l'Altiplano bolivien pendant la surrection andine, du Miocène Moyen (15 Ma) à l’Actuel

Paleoecosystem dynamics in the Bolivian Altiplano during the rise of the Andes, from the middle Miocene (15 Ma) to present-day

• Auteur / Autrice : Colline Bonnet
• Direction : Séverine Fauquette, Michel Séranne
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : EERGP-Paléobiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2021
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ISEM - Institut des Sciences de l'Evolution -Montpellier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Dynamique des Ecosystèmes et Changements Globaux

Mots clés

Mots clés libres

Pollen

Néogène

Altiplano

Dynamique de la végétation

Paléoaltitudes

Pollen

Neogene

Altiplano

Vegetation dynamics

Paleoaltitudes

Résumé

La construction du relief de la Cordillère des Andes est une condition limite cruciale pour les études paléoclimatiques, tectoniques et paléobiologiques. Cette chaîne de montagne influe particulièrement sur le climat parce qu'elle constitue une barrière majeure à la circulation atmosphérique dans l'hémisphère sud. Elle est aussi un objet d’étude privilégié parce qu'elle possède un des plus hauts plateaux de la Terre, formé à la marge d'une plaque non soumise à une collision, l'Altiplano-Puna. Dans les Andes centrales, les données paléobotaniques suggèrent que l'Altiplano n'avait pas atteint plus d'un tiers de son altitude moderne il y a 20 Ma, et pas plus de la moitié de son altitude moderne à 11 Ma. Ces données impliquent un soulèvement de la surface de l'ordre de 2300-3400 m depuis la fin du Miocène, à des taux de soulèvement de 0.2-0.3 mm/an (Gregory-Wodzicki, 2000, 2002). Une étude de l’évolution des faunes mammaliennes entre le M iocène moyen et l’Actuel est actuellement menée par notre équipe sur des sites de l’Altiplano bolivien (synclinal de Corque, Choquecota-Pomata Ayte). Les premiers résultats mettent déjà en exergue des changements importants de la faune locale, notamment en matière de diversité taxinomique et de turnovers écologiques (e.g. Douillez et al., 2018 ; Fernández-Monescillo et al., 2019), en réponse aux changements environnementaux (altitude et/ou climat). Des données paléobotaniques préliminaires indiquent que cet intervalle de temps enregistre à la fois le maintien de conditions tropicales de basse altitude jusqu'à 10-9 Ma (Martinez et al., 2020), puis le soulèvement de l'Altiplano, par pulsations successives. Des études récentes sur le Néogène ont mis en évidence le potentiel des données polliniques pour reconstituer l’histoire de la végétation en d’en déduire des informations robustes sur les changements environnementaux passés tels que l’évolution du climat ou encore des paléoaltitudes (e.g. Fauquette et al., 2018 ; Suc et al., 2018 ; Martinez et al., 2020). En effet, avec les particules terrigènes apportées par les rivières, les bassins sédimentaires, tels que le bassin endoréique de l’Altiplano, reçoivent des grains de pollen en grande quantité, permettant de reconstruire une représentation régionale de la végétation et du climat, et par extrapolation, des paléoaltitudes environnantes. L’objectif de cette thèse concernera l’étude palynologique de la série sédimentaire de Pomata Ayte (Altiplano bolivien) couvrant le Néogène et le début du Quaternaire et la reconstitution des paléoenvironnements correspondants (végétation, climat, altitudes) dans un contexte géochronologique idéalement contraint (au moins 17 niveaux de tufs intercalés, dont quatre ont déjà été datés entre 13 et 5 Ma : Pujos et al., 2016 ; Fernández-Monescillo et al., 2019 ; Boscaini et al., 2019). Les résultats obtenus seront comparés avec les simulations issues des modèles climatiques (e.g. Sép ulchre et al., 2009) et avec les autres sources de données, indépendantes ou non (mammalogie et sédimentologie ; phytolithes/restes ligneux).

The formation of the relief of the Andes is a crucial boundary condition for climate, tectonic and palaeobiodiversity studies. This mountain range has a particular influence on climate because it constitutes a critical barrier to atmospheric circulation in the southern hemisphere. The Andes orogeny is also associated to the uplift of one of the highest plateaus on Earth: the Altiplano-Puna. In the central Andes, palaeobotanical data suggest that the Altiplano had not reached more than a third of its modern elevation by 20 Ma, and no more than half of its modern elevation by 11 Ma. These data imply surface uplift in the order of 2300-3400 m since the late Miocene, with uplift rates of 0.2-0.3 mm/yr (Gregory-Wodzicki, 2000, 2002). A study of the evolution of mammalian faunas between the Middle Miocene and the present day led by our team is currently conducted in the Bolivian Altiplano (Corque syncline, Choquecota-Pomata Ayte). First res ults highlight changes in the local faunas, in terms of taxonomic diversity and ecological turnovers (e.g. Douillez et al., 2018; Fernández-Monescillo et al., 2019), in response to environmental changes (altitude and/or climate). Moreover, preliminary palaeobotanical data indicate that this time interval records lowland tropical conditions until 10-9 Ma (Martinez et al., 2020), and then the uplift of the Altiplano, in successive pulses. Recent studies on the Neogene have highlighted the potential of pollen data to reconstruct the history of plant environments, climate and palaeoreliefs (e.g. Fauquette et al., 2018; Suc et al., 2018; Martinez et al., 2020). Indeed, the Altiplano endoreic sedimentary basin is filled with terrigenous sediments, including pollen grains in large quantities. The latter constitute a regional representation of the vegetation and climate, and by extrapolation, of the surrounding palaeotopography. This thesis aims at studying the palynological content of the Neogene and early Quaternary sedimentary series of Pomata Ayte (Bolivian Altiplano) and to reconstruct the corresponding palaeoenvironments (vegetation, climate, altitudes) in a well-constrained geochronological context (at least 17 interbedded tuff levels, four of which have already been dated between 13 and 5 Ma: Pujos et al., 2016; Fernández-Monescillo et al., 2019; Boscaini et al., 2019). The results obtained in this thesis will be compared with simulations from climate models (e.g. Sépulchre et al., 2009) and with other proxies, independent or not (mammalogy and sedimentology; phytoliths/woody remains).