Le rôle des changements paléoclimatiques sur l’évolution de la biodiversité au Pliensbachien et au Toarcien

Soutenue le 3 décembre 2009

Directeur : Pascal Neige ; coencadrant : Pierre Pellenard

Début de thèse : octobre 2006 

Résumé

La crise du Pliensbachien-Toarcien (Jurassique inférieur) est souvent considérée comme l’une des dix plus grandes extinctions du Phanérozoïque. Sa cause a fait l’objet d’hypothèses variées, incluant le volcanisme du Karoo-Ferrar, l’événement anoxique du Toarcien inférieur, ou de fortes variations eustatiques. Dans ce travail, une étude transdisciplinaire est menée afin d’explorer l’influence des changements climatiques sur la biodiversité tout au long de l’intervalle. Associées aux méthodes mathématiques SiZer, nos données de δ¹⁸O mesurées sur bélemnites et dents de poissons confirment la présence d’un réchauffement puis d’un refroidissement au cours du Pliensbachien, suivis par une hausse brutale des températures au Toarcien inférieur. En accord avec les données de ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, l’étude des argiles téthysiennes indique une accélération du cycle hydrologique lors des réchauffements, et des conditions plus humides aux moyennes latitudes. Nos analyses de δ¹³C et εNd suggèrent que les réchauffements pourraient être liés à des modifications océaniques, des éruptions volcaniques, ou des dégazages de méthane. Les phases froides seraient liées à des chutes de la pCO₂. En parallèle, les composantes taxonomiques, morphologiques, et biogéographiques de la diversité des ammonites ont été réévaluées pour tout l’intervalle. Nos résultats soulignent d’importantes variations de la diversité, structurées par une crise polyphasée entre les zones à Margaritatus et Dispansum. Cinq pics d’extinctions, présentant des dynamiques spatiales, taxonomiques, et sélectives propres, sont identifiés et attribués à des contraintes environnementales différentes. Nos analyses témoignent d’un provincialisme faunique très marqué au cours du Pliensbachien (Arctique/Euro-boréal/Méditerranéen), de sa dislocation progressive pendant le réchauffement du Toarcien inférieur, et de son retour au cours du Toarcien moyen-supérieur. En confrontant les données, il semble que le paléoclimat ait eu un impact indirect sur les faunes, en influençant les gradients climatiques latitudinaux, le glacio-eustatisme, la circulation océanique, ou l’oxygénation des eaux. Néanmoins, les mécanismes restent complexes et le degré d’interaction et de rétroaction entre contraintes peut induire des réponses biologiques multiples.

Mots-clés

paléoclimat, paléobiodiversité, ammonite, extinction, biogéographie, Pliensbachien, Toarcien, géochimie isotopique, cycle du carbone, Jurassique

Membres du jury

Dr. Emanuela Mattioli, université de Lyon  – rapporteur
Pr. Paul Wignall, université de Leeds – rapporteur
Dr. Yves Godderis, université de Toulouse – examinateur
Pr. Jean-François Deconinck, université de Bourgogne – examinateur
Pr. Pascal Neige, université de Bourgogne – directeur
Dr. Pierre Pellenard, université de Bourgogne – coencadrant

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octobre 2006

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3 décembre 2009

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Le rôle des changements paléoclimatiques sur l'évolution de la biodiversité au Pliensbachien et au Toarcien

Soutenue le 3 décembre 2009

Directeur : Pascal Neige ; coencadrant : Pierre Pellenard

Début de thèse : octobre 2006 

 

Résumé

La crise du Pliensbachien-Toarcien (Jurassique inférieur) est souvent considérée comme l’une des dix plus grandes extinctions du Phanérozoïque. Sa cause a fait l’objet d’hypothèses variées, incluant le volcanisme du Karoo-Ferrar, l’événement anoxique du Toarcien inférieur, ou de fortes variations eustatiques. Dans ce travail, une étude transdisciplinaire est menée afin d’explorer l’influence des changements climatiques sur la biodiversité tout au long de l’intervalle. Associées aux méthodes mathématiques SiZer, nos données de δ¹⁸O mesurées sur bélemnites et dents de poissons confirment la présence d’un réchauffement puis d’un refroidissement au cours du Pliensbachien, suivis par une hausse brutale des températures au Toarcien inférieur. En accord avec les données de ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, l’étude des argiles téthysiennes indique une accélération du cycle hydrologique lors des réchauffements, et des conditions plus humides aux moyennes latitudes. Nos analyses de δ¹³C et εNd suggèrent que les réchauffements pourraient être liés à des modifications océaniques, des éruptions volcaniques, ou des dégazages de méthane. Les phases froides seraient liées à des chutes de la pCO₂. En parallèle, les composantes taxonomiques, morphologiques, et biogéographiques de la diversité des ammonites ont été réévaluées pour tout l’intervalle. Nos résultats soulignent d’importantes variations de la diversité, structurées par une crise polyphasée entre les zones à Margaritatus et Dispansum. Cinq pics d’extinctions, présentant des dynamiques spatiales, taxonomiques, et sélectives propres, sont identifiés et attribués à des contraintes environnementales différentes. Nos analyses témoignent d’un provincialisme faunique très marqué au cours du Pliensbachien (Arctique/Euro-boréal/Méditerranéen), de sa dislocation progressive pendant le réchauffement du Toarcien inférieur, et de son retour au cours du Toarcien moyen-supérieur. En confrontant les données, il semble que le paléoclimat ait eu un impact indirect sur les faunes, en influençant les gradients climatiques latitudinaux, le glacio-eustatisme, la circulation océanique, ou l’oxygénation des eaux. Néanmoins, les mécanismes restent complexes et le degré d’interaction et de rétroaction entre contraintes peut induire des réponses biologiques multiples.

 

Mots-clés

paléoclimat, paléobiodiversité, ammonite, extinction, biogéographie, Pliensbachien, Toarcien, géochimie isotopique, cycle du carbone, Jurassique

Membres du jury

Dr. Emanuela Mattioli, université de Lyon  - rapporteur
Pr. Paul Wignall, université de Leeds - rapporteur
Dr. Yves Godderis, université de Toulouse - examinateur
Pr. Jean-François Deconinck, université de Bourgogne - examinateur
Pr. Pascal Neige, université de Bourgogne - directeur
Dr. Pierre Pellenard, université de Bourgogne - coencadrant

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Le rôle des changements paléoclimatiques sur l'évolution de la biodiversité au Pliensbachien et au Toarcien

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3 décembre 2009

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20091203

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Dera

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Le rôle des changements paléoclimatiques sur l'évolution de la biodiversité au Pliensbachien et au Toarcien