Un biota du Miocène récemment découvert en Chine apporte un éclairage nouveau sur l'évolution de la forêt tropicale humide

Un biota du Miocène récemment découvert en Chine apporte un éclairage nouveau sur l'évolution de la forêt tropicale humide

De 2010 à 2019, un groupe international de paléontologues – dirigé par le Professeur Wang Bo et dans lequel on retrouve Vincent Perrichot (Université de Rennes 1, Géosciences Rennes) et leur doctorant Cédric Chény - a collecté puis étudié pas moins de 25 000 morceaux d'ambre et environ 5 000 plantes fossiles issus d’un gisement découvert dans la région de Zhangpu, dans la province de Fujian, au sud-est de la Chine. Leurs découvertes viennent d’être publiées dans la revue Science Advances le 30 avril 2021.

biota miocène, SE de la Chine Figure 1. A/ Front de taille d’une carrière de Zhangpu (Fujian, Chine), montrant la série sédimentaire SL2 et la série basaltique BL2; B, C/ Fragment d’ambre brut dans la matrice sédimentaire (Photos: Cédric Chény).

L’assemblage fossile de Zhangpu, comprenant de très nombreuses empreintes de plantes et de l’ambre, est le plus riche paléobiota - i.e. l’ensemble des organismes vivants présents dans un habitat fossile particulier - de forêt tropicale humide découvert à ce jour. Ce biota particulièrement spectaculaire révèle l'existence d'une extraordinaire diversité d'espèces dans une forêt tropicale humide vieille de 14,7 millions d'années, au cours de l’Optimum climatique du Miocène (MCO). Cette forêt abritait plus de 250 familles de plantes et d'animaux, dont diverses araignées, acariens et mille-pattes, et au moins 200 familles d'insectes. Divers fruits ailés de Légumineuses – dont des Dipterocarpaceae, une famille incluant de grands arbres producteurs de la résine à l'origine de l'ambre - ainsi que des feuilles de 78 autres genres d’arbres, montrent que les forêts tropicales humides saisonnières s'étendaient plus au nord qu'aujourd'hui. Ces forêts nous donnent donc un aperçu des changements qui pourraient avoir lieu à l’avenir dans un monde plus chaud, à condition que les écosystèmes soient capables de s'adapter. La plupart des fossiles sont délicatement conservés dans l'ambre, ce qui fait de cette nouvelle découverte l'un des quatre gisements d'ambre les plus riches au monde.

Biota Miocène SE Chine

Figure 2. Exemples de plantes trouvées en impression dans le sédiment. A/ fruit ailé de Hopea sp. (Dipterocarpaceae). B/ Feuille de Knema sp. (Myristicaceae). C/ Liquidambar sp. (Altingiaceae). (Photos: Bo Wang/NIGP).

L'ambre de Zhangpu contient une faune très diversifiée d'arthropodes fossiles et d'abondantes inclusions botaniques, mais aussi des champignons, des escargots, des plumes… La préservation est généralement excellente, dévoilant des couleurs et des détails en 3 dimensions. Les inclusions botaniques comprennent des bryophytes (hépatiques et mousses) et des plantes à fleurs. Les arthropodes couvrent un éventail de plus de 250 familles, dont diverses araignées, acariens, mille-pattes, et au moins 200 familles d'insectes appartenant à 20 ordres différents. Vincent Perrichot et Cédric Chény se sont particulièrement attachés à l’étude des fourmis, très nombreuses dans cet ambre, et dont ils ont jusqu’à présent identifié plus de 80 morphotypes représentés par plus de 1200 spécimens fossiles. Un travail de longue haleine pour lequel ils ont tout deux séjourné quelques mois en Chine, alternant entre missions de terrain et étude de spécimens à l’Institut de Géologie et de Paléontologie de Nanjing (NIGP). Cette étude constituait l’un des axes majeurs de la thèse de Cédric Chény, co-financée par Rennes 1 et le NIGP dans le cadre d’un Contrat Doctoral d’Etablissement.

Biota Miocène SE Chine


Figure 3. Exemples d’inclusions trouvées dans l’ambre de Zhangpu. A/ Mousse (Bryophyte). B/ Plume. C/ Pseudoscorpion. D/ Termite (Photos: Bo Wang/NIGP).

La découverte la plus remarquable est que la grande majorité des insectes identifiés appartiennent à des genres encore actuels mais qui ne se trouvent plus en Chine de nos jours. Pour les fourmis par exemple, les genres identifiés sont aujourd'hui limités à l'Asie du Sud-Est tropicale et/ou à la Nouvelle-Guinée. Ces résultats suggèrent que les communautés d'insectes des forêts pluviales asiatiques sont restées stables depuis le Miocène moyen, soit au moins 15 millions d’années, tout en changeant d'aire géographique en même temps que ces forêts. Ils soulignent également que les forêts tropicales humides font office de « musées » de la biodiversité au niveau générique. La stabilité écologique relative de ces environnements "mégathermaux" facilite l'accumulation continue de la diversité des espèces et les rend encore plus précieux qu'on ne le pensait auparavant.

Biota Miocène SE Chine

Figure 4. Exemples de fourmis trouvées dans l’ambre de Zhangpu. A/ Monomorium sp. B/ Strumigenys sp. C/ Cardiocondyla sp. (Photos: Cédric Chény)

L'ambre de Zhangpu est unique puisqu'il ne fait l’objet d’aucune exploitation commerciale et que l’ensemble du matériel collecté est rassemblé dans une seule collection, au NIGP. Par conséquent, le recensement des espèces est peu biaisé par le filtre sélectif humain. De plus, alors que la datation d’un ambre est souvent ardue, un âge exceptionnellement précis a pu être donné à l’ambre de Zhangpu par datation radio-isotopique des roches volcaniques sous- et sus-jacentes.

Enfin, les fossiles de plantes associées en empreintes permettent une reconstruction quantitative du climat ancien. Par rapport au climat moderne dans la Province du Fujian, la différence la plus notable est un hiver plus chaud au Miocène moyen, conduisant à une température relativement égale tout au long de l'année. Dans les scénarii de réchauffement climatique, le réchauffement hivernal est généralement plus prononcé que le réchauffement estival et a donc des effets plus importants et plus étendus sur les écosystèmes terrestres et marins. Il réduit les "mortalités hivernales" et s’avère bénéfique pour la reproduction et la croissance des animaux et des plantes tropicales. Par conséquent, le réchauffement hivernal est susceptible d'avoir été un facteur important de l'expansion vers le nord du biota mégathermal en Chine du Sud pendant l'Optimum climatique du Miocène.

Référence
Wang Bo*, Shi Gongle*, Xu Chunpeng, Spicer R.A., Perrichot V., Schmidt A.R., Feldberg K., Heinrichs J., Chény C., Pang Hong, Liu Xingyue, Gao Taiping, Wang Zixi, Ślipiński A., Solórzano-Kraemer M.M., Heads S.W., Thomas M.J., Sadowski E.-M., Szwedo J., Azar D., Nel A., Liu Ye, Chen Jun, Zhang Qi, Zhang Qingqing, Luo Cihang, Yu Tingting, Zheng Daran, Zhang Haichun, Engel M.S. (2021) The mid-Miocene Zhangpu biota reveals an outstandingly rich rainforest biome in East Asia. Science Advances, 7 : eabg0625. doi:10.1126/sciadv.abg0625.


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