Analyse macroécologique des liens unissant phylogénie, distribution spatiale et morphologie chez les céphalopodes fossiles

Soutenue le 13 décembre 2016

Financement : contrat doctoral

Directeur : Emmanuel Fara ; coencadrant : Arnaud Brayard

Début de thèse : octobre 2013

Résumé

La macroécologie (caractérisation statistique des patrons d’abondance, de distribution et de diversité des organismes à de larges échelles spatiales et/ou temporelles) et la macroévolution (étude de l’évolution au niveau – ou au-dessus du niveau – de l’espèce) sont longtemps restées des domaines de recherche relativement indépendants. Cependant, les dimensions temporelles et spatiales des dynamiques de la biodiversité étant intrinsèquement et fonctionnellement liées, l’union de la macroécologie et de la macroévolution paraît indispensable à la compréhension de la structuration et des dynamiques de la biodiversité actuelle et passée.

Cette émulation fertile et transdisciplinaire forme le canevas du présent travail dont la thématique centrale consiste en l’analyse des dynamiques spatiales et temporelles de distribution de la biodiversité des ammonites du Pliensbachien inférieur de la Téthys de l’Ouest. Les investigations portent à la fois sur l’influence de facteurs intrinsèques (phylogénie, morphologie et durée de vie) et extrinsèques aux espèces (caractéristiques climatiques et environnementales de leur milieu de vie) sur ces patrons macroécologiques. Deux problématiques principales sont abordées : (1) comment la similarité compositionnelle des assemblages d’ammonites décroît-elle avec la distance géographique ? (2) Quel est le lien entre la taille des aires de répartition géographique des espèces et (i) leur phylogénie, (ii) leur durée de vie, et (iii) leur position latitudinale ?

Les dynamiques de dispersion des ammonites sont étudiées via une analyse multi-échelle des relations de Similarity Distance Decay, en adoptant une approche critique de cette méthode très utilisée mais connue pour être influencée par des effets d’échelle. Notre approche montre que plus l’environnement est homogène (ici à l’échelle des provinces biogéographiques), plus les ammonites se dispersent librement ; et que leur dispersion n’est vraisemblablement pas liée à la morphologie ni à la taille de leur coquille. Ceci suggère que la dispersion sur de grandes distances des ammonites étudiées se faisait essentiellement via une dérive planctonique passive au cours des premiers stades juvéniles.

Notre étude de l’étendue de la répartition géographique des ammonites révèle que cette caractéristique macroécologique n’est ni stable, ni propre à un clade. En effet, son héritabilité phylogénétique dépend de la stabilité spatio-temporelle de l’environnement et varie selon (i) l’estimateur de répartition considéré, (ii) l’intervalle de temps considéré, et (iii) entre des espèces d’un même groupe contemporaines les unes des autres. De plus, l’étendue de répartition n’a pas d’effet apparent sur la durée de vie des espèces d’ammonites, contrairement à ce qui serait théoriquement attendu pour un intervalle de temps ne correspondant pas à un épisode d’extinction de masse. Cette absence de corrélation semble en fait prévaloir chez les ammonoïdes puisque ce groupe est notamment connu pour présenter de très grandes aires de répartition associées à des courtes durées de vie. Enfin, les étendues latitudinales des ammonites du Pliensbachien inférieur tendent à être maximales aux basses latitudes et augmentent des moyennes vers les hautes latitudes, conformément à la « règle de Rapoport ». Ceci suggère que ces organismes étaient vraisemblablement température-dépendants et qu’un gradient de température des eaux de surface existait au Pliensbachien inférieur dans la province nord-ouest européenne, propriété qui reste à démontrer par de nouvelles analyses géochimiques.

Mots-clés

ammonites, Pliensbachien inférieur, Téthys de l’ouest, provincialisme, macroécologie, distribution spatiale, dispersion, phylogénie, durée de vie, règle de Rapoport

Membres du jury

Arnaud Brayard – coencadrant
Gilles Escarguel – examinateur
Emmanuel Fara – directeur de thèse
Bernard Hugueny – rapporteur
Christian Klug – rapporteur
Guillaume Lecointre – examinateur

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octobre 2013

date_de_soutenance:

13 décembre 2016

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Analyse macroécologique des liens unissant phylogénie, distribution spatiale et morphologie chez les céphalopodes fossiles

Soutenue le 13 décembre 2016

Financement : contrat doctoral

Directeur : Emmanuel Fara ; coencadrant : Arnaud Brayard

Début de thèse : octobre 2013

 

Résumé

La macroécologie (caractérisation statistique des patrons d’abondance, de distribution et de diversité des organismes à de larges échelles spatiales et/ou temporelles) et la macroévolution (étude de l’évolution au niveau – ou au-dessus du niveau – de l’espèce) sont longtemps restées des domaines de recherche relativement indépendants. Cependant, les dimensions temporelles et spatiales des dynamiques de la biodiversité étant intrinsèquement et fonctionnellement liées, l’union de la macroécologie et de la macroévolution paraît indispensable à la compréhension de la structuration et des dynamiques de la biodiversité actuelle et passée.

Cette émulation fertile et transdisciplinaire forme le canevas du présent travail dont la thématique centrale consiste en l’analyse des dynamiques spatiales et temporelles de distribution de la biodiversité des ammonites du Pliensbachien inférieur de la Téthys de l’Ouest. Les investigations portent à la fois sur l’influence de facteurs intrinsèques (phylogénie, morphologie et durée de vie) et extrinsèques aux espèces (caractéristiques climatiques et environnementales de leur milieu de vie) sur ces patrons macroécologiques. Deux problématiques principales sont abordées : (1) comment la similarité compositionnelle des assemblages d’ammonites décroît-elle avec la distance géographique ? (2) Quel est le lien entre la taille des aires de répartition géographique des espèces et (i) leur phylogénie, (ii) leur durée de vie, et (iii) leur position latitudinale ?

Les dynamiques de dispersion des ammonites sont étudiées via une analyse multi-échelle des relations de Similarity Distance Decay, en adoptant une approche critique de cette méthode très utilisée mais connue pour être influencée par des effets d’échelle. Notre approche montre que plus l’environnement est homogène (ici à l’échelle des provinces biogéographiques), plus les ammonites se dispersent librement ; et que leur dispersion n’est vraisemblablement pas liée à la morphologie ni à la taille de leur coquille. Ceci suggère que la dispersion sur de grandes distances des ammonites étudiées se faisait essentiellement via une dérive planctonique passive au cours des premiers stades juvéniles.

Notre étude de l’étendue de la répartition géographique des ammonites révèle que cette caractéristique macroécologique n’est ni stable, ni propre à un clade. En effet, son héritabilité phylogénétique dépend de la stabilité spatio-temporelle de l’environnement et varie selon (i) l’estimateur de répartition considéré, (ii) l’intervalle de temps considéré, et (iii) entre des espèces d’un même groupe contemporaines les unes des autres. De plus, l’étendue de répartition n’a pas d’effet apparent sur la durée de vie des espèces d’ammonites, contrairement à ce qui serait théoriquement attendu pour un intervalle de temps ne correspondant pas à un épisode d’extinction de masse. Cette absence de corrélation semble en fait prévaloir chez les ammonoïdes puisque ce groupe est notamment connu pour présenter de très grandes aires de répartition associées à des courtes durées de vie. Enfin, les étendues latitudinales des ammonites du Pliensbachien inférieur tendent à être maximales aux basses latitudes et augmentent des moyennes vers les hautes latitudes, conformément à la « règle de Rapoport ». Ceci suggère que ces organismes étaient vraisemblablement température-dépendants et qu’un gradient de température des eaux de surface existait au Pliensbachien inférieur dans la province nord-ouest européenne, propriété qui reste à démontrer par de nouvelles analyses géochimiques.

 

Mots-clés

ammonites, Pliensbachien inférieur, Téthys de l’ouest, provincialisme, macroécologie, distribution spatiale, dispersion, phylogénie, durée de vie, règle de Rapoport

Membres du jury

Arnaud Brayard – coencadrant
Gilles Escarguel – examinateur
Emmanuel Fara – directeur de thèse
Bernard Hugueny – rapporteur
Christian Klug – rapporteur
Guillaume Lecointre – examinateur

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Analyse macroécologique des liens unissant phylogénie, distribution spatiale et morphologie chez les céphalopodes fossiles

date_de_soutenance_these:

13 décembre 2016

extrait:

lien_externe:

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20161213

nom:

Zacai

titre:

Analyse macroécologique des liens unissant phylogénie, distribution spatiale et morphologie chez les céphalopodes fossiles