Sur les traces des anciennes voies de dispersion d’espèces vers les Antilles : le projet ANR GAARAnti
Troisièmes au rang mondial en termes d’endémisme, avec des espèces qui n’existent pas naturellement dans d’autres régions de la planète, les Grandes et Petites Antilles présentent cependant des mammifères aux ancêtres sud-américains. Comment expliquer ces liens ?
Philippe Münch : « Des fossiles extraordinaires d’espèces animales apparentées à des espèces sud-américaines étaient connus sur ces îles, notamment les restes fossilisés à St Barthélemy d’un rongeur de plus de 200 kilos vivant il y a environ 100 000 ans (Amblyrhiza), ou encore d’un paresseux géant de 2 mètres de long et près de 300 kg à Cuba (Megalocnus), disparu il y a 10 000 ans seulement. Cette parenté a d’abord été établie sur des critères morphologiques et plus récemment par des analyses de séquences ADN. Nos travaux ont notamment mis en évidence deux nouvelles espèces de rongeurs originaires d’Amérique du Sud à Porto Rico qui sont apparentés aux chinchilloides, ainsi que Amblyrhiza, et ont également permis de réviser la phylogénie moléculaire des paresseux et démontrer leur origine ancienne sur ces îles (environ 35Ma). De nos jours vivent dans les Antilles des espèces endémiques, lointains descendants de ces espèces fossiles, qui sont menacées d’extinction telles que les rongeurs Hutias.
Comment cette faune aurait-elle pu migrer vers les Antilles ? Pour expliquer cette affinité, Charles Darwin proposait l’hypothèse que les Antilles étaient autrefois unies à l’Amérique du Sud. Un modèle théorique reposant sur des arguments paléontologiques et géologiques a ensuite été proposé en 1999 suggérant qu’un micro continent, le GAARlandia, ait émergé entre 35 et 33 Ma reliant l’Amérique du Sud aux Grandes Antilles et permettant ainsi la migration des espèces terrestres (Iturralde-Vinent & McPhee, Bull. of American Museum of Natural History, 1999). L’hypothèse GAARlandia est cependant débattue car elle ne propose pas de mécanismes, elle ne prend pas en compte la géodynamique de la subduction dans la région, et on lui oppose également les voies de dispersion marines.
Dans l’objectif de comprendre quel est le fonctionnement de la subduction qui aurait permis l’émergence de la Ride d’Aves (actuellement enfouie sous 1000 mètres d’eau) et favorisé la dispersion des faunes, puis l’affaissement de la ride d’Aves contribuant alors à l’évolution insulaire des espèces et le développement de l’endémisme dans les Antilles, nous avons réuni un consortium de géologues, géophysiciens marins, paléontologues et biologistes au sein du projet ANR GAARAnti. »
Vos travaux révèlent que le domaine Nord Antilles a été affecté par un raccourcissement crustal conduisant à son épaississement, son soulèvement et son émergence il y environ 35 millions d'années. Quels étaient les processus géodynamiques en jeu ?
Mélody Philippon : « Nous avons tout d’abord observé des déformations compressives à St Barthélemy et à St Martin, à partir de cartographies à haute résolution. Des datations réalisées sur deux types de roches appartenant à la Ride d’Aves (magmatiques et sédimentaires), et l’analyse de profils sismiques croisés à des données de forage, confirment un épisode de raccourcissement à la fin de l’Eocène, conduisant à l’épaississement de la croûte terrestre. Cette association entre des données géologiques et géophysiques marines acquises lors de missions de terrain et d’une campagne en mer (GARANTI, 2017), nous confèrent une visibilité nouvelle des évènements géologiques dans la région. Grâce à des modèles de l’épaisseur crustal nous avons ensuite pu identifier une épaisseur anormale au niveau de l’avant-arc, soit entre l’arc et la fosse de subduction des Petites Antilles. L’observation de ce raccourcissement dans les couches les plus superficielles nous a conforté dans l’hypothèse d’une contribution tectonique à l’épaississement de l’avant-arc. Ce raccourcissement pourrait accommoder une modification de la cinématique des plaques tectoniques, correspondant au changement de direction de la plaque Nord-Américaine, du Sud vers l’Est, et à l'immobilisation de la plaque Caraïbe, qui se dirigeait vers le Nord. »
Jean-Jacques Cornée : « En croisant nos données de terrain et profils sismiques, nous avons également mis en évidence la présence il y a environ 35 Ma d’une vaste surface d’érosion continentale qui s’étendait sur plus d’une centaine de kilomètres, de St Barthélemy jusqu’à la Ride d’Aves et Porto Rico (GrANoLA). Ces travaux complètent le modèle théorique du GAARlandia en soulignant la présence d’une terre émergée à la période proposée et en précisant que le nord des Petites Antilles, exclu de GAARlandia, constituait bien une partie de cette terre émergée avant la disparition de celle-ci dans un contexte tectonique différent. »
GrANoLA pouvait-elle permettre des circulations de la faune entre Grandes et Petites Antilles ? Le nord des Petites Antilles est-il une étape importante dans la migration des faunes d'Amérique du Sud vers les Grandes Antilles ?
Philippe Münch : « La découverte à Porto-Rico de chinchilloides d’environ 29 Ma qui furent apparentés à Amblyrhiza découvert à St Barthélemy, suppose l’existence d’échanges anciens entre Grandes et Petites Antilles, ce qui est cohérent avec nos travaux géologiques. Toutefois l’hypothèse GAARlandia proposait une voie terrestre depuis l’Amérique du Sud jusqu’aux Grandes Antilles, et il reste à démontrer si la partie sud de la Ride d’Aves était émergée ou non.
Nous allons ainsi valoriser et poursuivre, dans le cadre du projet ANR GAARAnti, nos travaux de géophysique marine au sud, notamment dans le bassin de Grenade localisé entre la Ride d’Aves et l’arc des Petites Antilles actuelles, afin de comprendre quel est le contexte géodynamique à l’échelle de l’arc qui contribue à des soulèvements et des affaissements. Les travaux de modélisations numériques de la subduction vont se poursuivre pour nous permettre de mieux appréhender les moteurs de ces mouvements. En parallèle nous poursuivrons également nos explorations pour découvrir des fossiles de mammifères, mais aussi nos analyses phylogénétiques à partir d’échantillons actuels et fossiles de mammifères des Grandes et Petites Antilles. Enfin, nous proposerons des reconstitutions paléogéographiques et des modèles paléo-biogéographiques à l’échelle de l’arc antillais.
Enfin, si nos travaux indiquent l’existence d’une terre émergée il y a environ 35 Ma au Nord-Est des Caraïbes, avant son affaissement, d’autres périodes pourraient présenter des surfaces continentales permettant un passage entre Grandes et Petites Antilles. Des travaux menés au sein du projet sur la phylogénie du rat épineux (Echimyidae), ayant disparu des Petites Antilles mais originaire d’Amérique du Sud, ont notamment montré que ces rats s’étaient séparés de leurs ancêtres sud-américains il y a 7,5 à 18,8 Ma, suggérant une dispersion par voie marine ou peut être plusieurs émersions de la ride d’Aves ! »
Quelques références :
- M. Philippon, et al. ; Eocene intra-plate shortening responsible for the rise of a faunal pathway in the northeastern Caribbean realm – Plos One, October 20, 2020
- N. G. Cerpa, and Arcay D. (2020), Overriding plate velocity control on surface topography in 2-D models of subduction zones, Geochem. Geophys. Geosyst., 21, e2019GC008900.
- J.-J. Cornée, et al. (2020), Paleogene carbonate systems of Saint Barthélemy, Lesser Antilles: Stratigraphy and general organization, Newsl. Stratigr. 53, 461–478.
- M. Courcelle, et al. (2019), Digging for the spiny rat and hutia phylogeny using a gene capture approach, with the description of a new mammal subfamily, Mol. Phylogenet. Evol., 136, 241–253.
- F. Delsuc, et al. (2019), Ancient mitogenomes reveal the evolutionary history and biogeography of sloths, Curr. Biol., 29, 1–12.
- L. Marivaux, et al. (2020), Early Oligocene chinchilloid caviomorphs from Puerto Rico and the initial rodent colonization of the West Indies, Proc. R. Soc. B, 287, 20192806.
- P. Münch, et al. (2020), By land or sea: How did mammals get to the Caribbean islands? Eos Transactions American Geophysical Union, 101, https://doi.org/10.1029/2020EO151745.
- M. Philippon et al. (2020), Caribbean intra-plate deformation: Paleomagnetic evidence from St. Barthélemy Island for post-Oligocene rotation in the Lesser Antilles forearc, Tectonophysics, 777, 228323.
