Elaboration of a biomechanical model of biting in an extinct species: the example of the marsupial mice Marmosa murina and Pucadelphys andinus (Mammalia, Metatheria)
Élaboration d’un modèle biomécanique de morsure chez une espèce éteinte : l’exemple des souris marsupiales Marmosa murina et Pucadelphys andinus(Mammalia, Metatheria)
Résumé
The interpretation of palaeoecological data is a laborious step in the reconstruction of the ecology of extinct animals, mainly because it depends on the quality of the fossil remains but also on the development of adequate models. The maximum bite force that a species can achieve is indirectly related to its diet. Thus, being able to reconstruct this trait in fossil species will give us the keys to understanding its past ecology. In South America, metatherians (a clade that includes present-day marsupial mammals and fossils more closely related to them than to placental mammals) occupied a wide variety of ecological niches during the Cenozoic. Inferring their maximum bite force is feasible from the dissection of present-day species. In our study, we examined the morphological similarities between two marsupial mice, current (Marmosa murina Linnaeus, 1758) and fossil (Pucadelphys andinus Marshall and De Muizon, 1988, from the basal Palaeocene of Tiupampa, Bolivia). Identified as an omnivore with a strong insectivorous tendency, M. murina is comparable in size and morphology to the fossil species, especially with regard to the skull and its masticatory apparatus. The study of the zones of muscular insertion and origin on the M. murina skull and mandible allows the establishment of the biomechanical model. We validated this model by comparing in vivo and reconstructed bite force values. We also considered the bony characteristics of the masticatory apparatus, quantifiable by morphometric and finite element analysis tools, to reconstruct the ecology of the fossil marsupial mouse.
L’interprétation de données paléoécologiques est une étape laborieuse dans la reconstruction de l’écologie d’animaux éteints, principalement car elle dépend de la qualité des restes fossiles mais aussi de l’élaboration de modèle adéquat. La force de morsure maximale qu’une espèce peut réaliser est indirectement en lien avec son régime alimentaire. Ainsi, parvenir à reconstruire cette caractéristique chez des espèces fossiles nous donnera des clefs pour comprendre son écologie passée. En Amérique du Sud, les métathériens (clade incluant les mammifères marsupiaux actuels et les fossiles qui leur sont plus apparentés qu’aux mammifères placentaires) ont occupé une grande variété de niches écologiques au cours du Cénozoïque. L’inférence de leur force de morsure maximale s’avère réalisable à partir de la dissection d’espèce actuelles. Dans notre étude, nous nous sommes intéressés aux similitudes morphologiques entre deux souris marsupiales actuelle (Marmosa murina Linnaeus, 1758) et fossile (Pucadelphys andinus Marshall & De Muizon, 1988, du Paléocène basal de Tiupampa, Bolivie). Identifiée comme omnivore à tendance insectivore, M. murina est comparable en taille et morphologie à l’espèce fossile, et notamment en ce qui concerne le crâne et son appareil masticateur. L’étude des zones d’insertion et d’origine musculaires sur le crâne et la mandibule de M. murina permet l’établissement du modèle biomécanique. Nous avons validé ce modèle en croisant les valeurs de la force de morsure in-vivo et calculées. Nous avons également considéré les caractéristiques osseuses de l’appareil masticateurs, quantifiables par des outils morphométriques et d’analyse en éléments finis, afin de reconstruire l’écologie de la souris marsupiale fossile.
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