Projet ANR-13-JS06-0001 – AFTER : Après la fin : la reconstruction des communautés marines durant la rediversification du Trias inférieur.
Programme : JCJC - SIMI 6 - Système Terre, environnement, risques (JCJC SIMI 6)
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Arnaud BRAYARD (Biogéosciences )
Partenaires : Laboratoire Biogéosciences
Montant : 280000.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 48 mois
Résumé : Après la fin : la reconstruction des communautés marines durant la rediversification du Trias inférieurLe projet AFTER fait suite à de nombreux travaux parnotre équipe qui ont profondément remis en cause les scénarios post-extinction de masse qui faisaient autorité jusqu’à présent sur le Trias inférieur. Notre objectif principal est de tester le scénario d'«une récupération retardée« et ses paradigmes associés à une échelle locale et régionale (i.e. écologiquement fonctionnelle), tout en recherchant les mécanismes potentiels qui ont influencé les motifs et processus de la récupération biotique.
Enjeux et objectifsLa limite Permien-Trias (~252 Ma) est marquée par la plus sévère des extinctions de masse du Phanérozoïque. La rediversification qui suivit est habituellement considérée comme un processus très long, recouvrant au moins la totalité du Trias inférieur (~5 ma). En effet, l’intervalle post-crise est décrit comme une période de fort stress écologique caractérisée par des conditions marines délétères et des fluctuations globales du cycle du carbone. Associé au scénario d’une récupération retardée observés essentiellement sur les organismes benthiques, plusieurs paradigmes à grande échelle sur le Trias inférieur ont été admis par la communauté scientifique (e.g. «reef gap», «effet Lilliput»).Contrairement à ces paradigmes, les taxons necto-pélagiques comme les ammonoïdes montrent une rediversification explosive. De plus, des récifs à métazoaires qui semblaient se rétablir uniquement au Trias moyen, ont été récemment découverts dans le Trias inférieur de l’Ouest des USA, suggérant une reconstruction rapide des récifs lorsque les conditions environnementales le permettaient. Ces observations indiquent que le bassin ouest-américain est un contre-exemple régional des paradigmes globaux proposant une rediversification lente. L’enregistrement géologique de cette région montre aussi que la durée et les processus écologiques et évolutifs de récupération restent encore méconnus. Leur étude nécessite donc de nouvelles approches intégratives entre paléontologie, géo-/biochronologie, géochimie et sédimentologie, couplées avec des modèles écologiques et de rediversification, et ce à différentes échelles spatiales et temporelles.
ApprocheDans ce projet pluridisciplinaire, le bassin Ouest américain servira de cas d’étude pour vérifier en priorité la validité de plusieurs paradigmes associés au Trias inférieur. Nos principales problématiques sont de tester le modèle de récupération retardée et ses paradigmes associés à une échelle locale et régionale tout en faisantprogresser nos connaissances sur les paramètres influençant les motifs observés et les processus écologiques/évolutifs de la récupération biotique. Ce projet est se présente donc sous la formed’une approche intégrée régionale, qualitative et quantitative, de la dynamique de récupération et des enregistrements sédimentaires et géochimiques. Nous testerons notamment:1) la validité dans le bassin ouest-américain des paradigmes couramment acceptés pour le Trias inférieur ;2) l’existence de perturbations environnementales continues ou récurrentes durant cette période;3) les impacts dans le temps et l’espace de ces fluctuations sur la diversité régionale ;4) les biais taphonomiques déformant éventuellement les motifs de récupération observés ;5) le modèle écologique capable de retranscrire les dynamiques de rediversification régionale ainsi corrigées.
Résumé de la soumission : La limite Permien-Trias (~252 Ma) est marquée par la plus sévère des extinctions de masse du Phanérozoïque. La rediversification qui suivit est habituellement considérée comme un processus très long, recouvrant au moins la totalité du Trias inférieur (~5 ma). En effet, l’intervalle post-crise est décrit comme une période de fort stress écologique caractérisée par des conditions marines délétères et des fluctuations globales du cycle du carbone. Ceci suggère des liens étroits entre ces changements environnementaux et la restructuration des écosystèmes, mais les paramètres moteur restent encore obscurs. Associé au scénario d’une récupération retardée observés essentiellement sur les organismes benthiques, plusieurs paradigmes à grande échelle sur le Trias inférieur ont été admis par la communauté scientifique. Parmi eux, les plus connus sont une anoxie/euxinie généralisée, un «reef gap», un «chert gap», un «coal gap» et un «effet Lilliput».Contrairement à ces paradigmes, les taxons necto-pélagiques comme les ammonoïdes montrent une rediversification explosive. De plus, des récifs à métazoaires qui semblaient se rétablir uniquement au Trias moyen, ont été récemment découverts dans le Trias inférieur de l’Ouest des USA, suggérant une reconstruction rapide des récifs lorsque les conditions environnementales le permettaient. Ces observations indiquent que le bassin ouest-américain est un contre-exemple régional des paradigmes globaux proposant une rediversification lente. L’enregistrement géologique de cette région montre aussi que la durée et les processus écologiques et évolutifs de récupération restent encore méconnus. Leur étude nécessite donc de nouvelles approches intégratives entre paléontologie, géo-/biochronologie, géochimie et sédimentologie, couplées avec des modèles écologiques et de rediversification, et ce à différentes échelles spatiales et temporelles.Dans ce projet pluridisciplinaire, le bassin Ouest américain servira de cas d’étude pour vérifier en priorité la validité de plusieurs paradigmes associés au Trias inférieur. Paradoxalement, plusieurs de ces paradigmes y furent initialement décrits. Nos efforts porteront en priorité sur les sous-étages du Smithien et du Spathien (période de rediversification maximale). Cet intervalle est caractérisé par plusieurs pulses d’extinction et de radiation coïncidant avec des changements dans les enregistrements sédimentologiques, géochimiques et palynologiques. Les relations qui unissent ces paramètres aux fluctuations de diversité doivent donc être appréhendées en mettant notamment en évidence l’existence de perturbations environnementales continues ou récurrentes durant cette période, et en testant 1) l’impact spatial et temporel de ces fluctuations potentielles sur la diversité régionale, et 2) les biais taphonomiques éventuels qui déforment les motifs observés de récupération.Un échantillonnage intensif est prévu à l’intérieur de ce bassin présentant des affleurements variés qui enregistrent des environnements proximaux à distaux. Les nouvelles données fossiles, acquises avec des protocoles d’échantillonnage rigoureux et répliqués, seront confrontées à des études sédimentologiques et géochimiques innovantes pour vérifier si les éventuels changements environnementaux sont contemporains des fluctuations de biodiversité, et de tester si les paradigmes classiques du Trias inférieur s’applique à ce bassin. Nous évaluerons les différences entre faunes benthiques et necto-pélagiques, la répartition spatio-temporelle de ces motifs, et les dynamiques de diversité corrigées des éventuels biais de préservation. Ceci conduira à un nouveau scénario précis à l’échelle du bassin pour la récupération du Trias inférieur, illustrant la reconstruction des communautés marines locales à régionales après une extinction de masse. Ce scénario pourra nourrir à son tour les hypothèses émises quant à l’évolution de la biosphère actuelle entrée dans sa sixième extinction majeure.
Résultats : Plusieurs résultats marquant ont déjà fait l’objet de publications, Nous avons notamment pu montrer, en se basant sur de nouveaux échantillonnage dans le bassin Ouest-américain, que des
gastéropodes de grande taille (i) étaient présent rapidement après l’extinction de masse Permien-Trias, (ii) occupaient de nombreux bassins et environnements différents, et (iii) appartenaient à des taxons de rangs supra-familiaux variés. Nos investigations dans le bassin Ouest-américain ont aussi montré que les gastéropodes de grande taille coexistaient avec les microgastéropodes, précédemment supposés typiques, indiquant que (i) les tailles maxima de ces organismes avaient été largement sous-estimées, et (ii) un biais d’échantillonnage est certainement à la base de l’effet Lilliput chez les gastéropodes. Nos observations questionnent donc
profondément ce phénomène à l’échelle de ce clade pour le Trias inférieur.
Perspectives : Notre approche conduira à un nouveau scénario à l’échelle du bassin pour la récupération du Trias inférieur. Ce scénario, solidement assis sur de nouvelles données de terrain, expliquera la reconstruction des communautés marines locales à régionales après une extinction de masse.
Publications et brevets : Olivier N. et al., in press: Evolution of depositional settings in the
Torrey area during the Smithian (Early Triassic, Utah, USA) and their significance for the biotic recovery. Geological Journal.
Thomazo C. et al., 2016: A diagenetic control on the Early Triassic Smithian-Spathian carbon isotopic excursions recorded in the shallow settings of the Thaynes Group (Utah, USA). Geobiology 16: 220-236.
Romano C. et al., 2016: Permian-Triassic Osteichthyes: Diversity dynamics and body size evolution. Biological Reviews, 91:106-147.
Jattiot R. et al., 2016: Revision of the genus Anasibirites Mojsisovics (Ammonoidea): an iconic and cosmopolitan taxon of the late Smithian (Early Triassic) extinction. Papers in Palaeontology 2: 155-188.
Brayard A. et al., 2015: Early Triassic Gulliver gastropods: spatio-temporal distribution and significance for the biotic recovery after the end-Permian mass extinction. Earth-Science Reviews, 146: 31-64.
Vennin E. et al, 2015: Microbial deposits in the
aftermath of the end-Permian mass extinction: a diverging case from Mineral Mountains (Utah, USA). Sedimentology, 62: 753-792.
Olivier N. et al., 2014: Smithian shoreline migrations and depositional settings in Timpoweap Canyon (Early Triassic, Utah, USA). Geological Magazine, 151: 938-955.
Hofmann R. et al., 2014: Recovery of benthic marine communities from the end-Permian mass extinction at the low-latitudes of Eastern Panthalassa. Palaeontology, 57: 547–589.