Impact of climate changes on the phenotype of Moroccan small mammals from Pleistocene to Anthropocene - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Impact of climate changes on the phenotype of Moroccan small mammals from Pleistocene to Anthropocene

Impact des changements climatiques sur le phénotype des micromammifères du Pléistocène à l'Anthropocène

Résumé

The climate and the environment determine the ecological context in which organisms live, at global and local scale respectively. The first refers to the physical characteristics of the atmosphere, while the second defines the surroundings of living organisms. In response to these external variations, organisms may display phenotypic changes. In this thesis, we explore the impact of both climate and environment on the phenotype of Moroccan small mammals. We consider two aspects of the phenotype: the morphological and the functional aspects. We confront two taxa, rodents and shrews, from El Harhoura 2 cave (Rabat, Morocco), an archeological site of exceptional taxonomic richness dated from late Pleistocene to mid-Holocene. We extend this timeline to current days, providing a phenotypic sequence covering the last 100 ka. In chapter 1, we assess the morphological variation in rodent’s lower and upper first molars in relation to local environenmtental changes. We show that local paleoenvironments recorded by faunal assemblages are related with teeth morphology. In chapter 2, we examine the response of a functional trait, shrew’s estimated bite force, to local paleoenvironmental changes. The functional trait appears to be a good indicator of transitions between arid and humid environments, supporting that functional traits may be relevant bio-paleoindicators. In chapter 3, we reconstruct global climate changes over the EH2 sequence using a set of paleoclimate simulations corresponding to the stratigraphical layers of EH2. The climate sequence described by simulations allows us to discuss and refine the chronological and paleoenvironmental context of our site. In chapter 4, we explore the covariation between the global climate changes simulated and the morphological and functional traits of rodents and shrews. All phenotypic traits are signifcantly related to climate variation, certainly through available ressources. The impact of climate on the morpho-functional aspects of the shrew mandible is not the same in present days as in the past, suggesting that another selective pressure might currently interfere with climate, as anthropic disturbances. Altogether, this work highlights the complexity of the phenotypic response to external variations (environmental and climatic). Our results support that environmental changes on EH2 triggered minor morphological and functional adjustements, thank to adaptation and phenotypic plasticity, suggesting a potential alternative behavioral response. Climate changes appear to have induced important morphological and functional responses, also through both adaptation and phenotypic plasticity. Standing at the intersection between biology and paleoclimatology, this study introduces a promising new way to address climate in evolutionary biology and archaeology.
Le climat et l'environnement déterminent le contexte écologique dans lequel vivent les organismes, respectivement à l’échelle globale et locale. Le climat fait référence aux caractéristiques physiques de l'atmosphère tandis que l'environnement désigne le milieu de vie. En réponse à ces variations externes, les organismes peuvent présenter des changements phénotypiques. Dans cette thèse, nous explorons l'impact du climat et de l'environnement sur le phénotype des petits mammifères marocains. Nous considérons deux aspects du phénotype : le morphologique et le fonctionnel. Pour ce faire, nous avons étudié les restes de rongeurs et de musaraignes provenant du site archéologique El Harhoura 2 (Rabat, Maroc), exceptionel pour sa richesse spécifique. Ce site est daté du Pléistocène supérieur à l'Holocène moyen, et, pour étendre la chronologie jusqu'à nos jours, du matériel actuel a été ajouté, fournissant une séquence phénotypique couvrant les 100 derniers ka. Le chapitre 1 évalue la variation morphologique des premières molaires inférieures et supérieures des rongeurs en relation avec les changements environnementaux. Nous montrons que ces différences morphologiques sont liées à la variation paléoenvironnementale enregistrée par les assemblages fauniques. Le chapitre 2 examine la réponse d'un trait fonctionnel, la force de morsure estimée des musaraignes, aux changements paléoenvironnementaux. Ce trait semble être un bon indicateur des transitions entre les environnements arides et humides, ce qui confirme le potentiel des traits fonctionnels à être des indicateurs paleoenvironnementaux pertinents. Le chapitre 3 présente une reconstruction des changements climatiques à EH2. Nous avons produit un ensemble de simulations paleoclimatiques correspondant aux couches stratigraphiques de notre site. La séquence climatique décrite par ces simulations nous permet de discuter et d'affiner le contexte chronologique et paléoenvironnemental de EH2. Le chapitre 4 explore la covariation entre les variations climatiques simulées précédemment et les traits morphologiques et fonctionnels des rongeurs et des musaraignes. L’ensemble des traits phénotypiques est significativement impacté par les changements climatiques, certainement via les ressources disponibles. L'impact du climat sur les aspects morphofonctionnels de la mandibule de la musaraigne n'est pas le même aujourd'hui que par le passé, ce qui suggère que d’autres pressions sélectives pourraient actuellement être à l’oeuvre, possiblement liées aux perturbations anthropiques. Dans l'ensemble, ce travail souligne la complexité de la réponse phénotypique aux variations externes. Nos résultats suggèrent que les changements environnementaux à EH2 ont induit des variations morphologiques et fonctionnelles mineures, via adaptation et plasticité phénotypique, impliquant une éventuelle participation du comportement dans la réponse phénotypique. A l’inverse, les changements climatiques semblent avoir induit d'importantes réponses morphologiques et fonctionnelles, par adaptation et plasticité phénotypique. Se situant à l'intersection entre la biologie et la paléoclimatologie, cette étude introduit une nouvelle voie prometteuse d'aborder le climat en biologie évolutive et en archéologie.
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  • HAL Id : tel-04047861 , version 1

Citer

Léa Terray. Impact of climate changes on the phenotype of Moroccan small mammals from Pleistocene to Anthropocene. Life Sciences [q-bio]. Université de paris, 2022. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04047861⟩
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