Titre original :

Numerical paleontology and its application to Ammonoidea

Titre traduit :

Paléontologie numérique et son application aux Ammonoidea

  • Langue : Anglais
  • Discipline : Paléontologie
  • Identifiant : Inconnu
  • Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
  • Date de soutenance : 01-12-2016

Résumé en langue originale

Grâce aux progrès récents des méthodes statistiques et de la technologie informatique, la paléontologie bénéficie désormais de diverses méthodes quantitatives de collecte, de gestion et d'évaluation de grands volumes de données. De plus, avec l'avènement de bases de données collaboratives mondiales et de techniques virtuelles en informatique, la paléontologie est aujourd'hui une discipline dynamique, qui est même motrice en analyse de biodiversité, en morphométrie et en gestion de données incomplètes. Le but de ce travail est d'introduire ces différents aspects à travers l'étude d'un groupe marin clé, les Ammonoidea (céphalopodes marins, fossiles, à coquille externe). Mes travaux sur les ammonoïdes du Dévonien (419-359 Ma), du Trias (252-201 Ma) et du Crétacé (145-66 Ma) de différentes régions (Nevada, Alpes italiennes, France) illustrent parfaitement l'efficacité de ce modèle pour étudier la taxonomie, la morphométrie, la biostratigraphie et les schémas et processus macroévolutifs. En effet, outre leur capacité bien connue à corréler les sédiments marins, les ammonoïdes constituent un outil adéquat pour appliquer et évaluer les méthodes quantitatives de biochronologie (ex. les associations unitaires) et pour mettre en évidence leurs points critiques améliorables. La coquille des ammonoïdes étant l'élément fondamental pour leur discrimination et pour étudier leur évolution, j'ai créé une méthode pour reconstruire et quantifier la morphologie 3D de la coquille, notamment par tomographie pour acquérir les données, par création numérique de modèles 3D, et par analyse géométrique implémentée en différents langages informatiques. En outre, sur la base de l'application et du développement de méthodes quantitatives afin d'explorer et de tester statistiquement les trajectoires phénotypiques des lignées dans un espace morphologique, ma recherche souligne le comportement chaotique de la macroévolution des ammonoïdes, avec des motifs répétitifs en partie liés à la covariation de certaines caractéristiques de la coquille qui facilitent les convergences et les tendances parallèles. Enfin, mes travaux m'ont permis de développer un package R, constitué de fonctions pour appliquer diverses méthodes quantitatives, exploratoires et statistiques dans le domaine de la biodiversité taxonomique, des tendances morphologiques à long terme, de la morphométrie (1D, 2D et 3D), et des analyses communautaires, et qui permet aussi une recherche reproductible.

Résumé traduit

With the recent advances in statistical methods and computer technology, paleontology now benefits a variety of quantitative techniques for collecting, managing, and evaluating large volumes of data. Also, with the advent of ever-growing worldwide collaborative databases and of virtual techniques, paleontology is nowadays a dynamic discipline, which is largely supported and pulled up by quantitative analyses, and is even a leading discipline with regard to biodiversity, morphometrics, and management of incomplete data. The aim of this work is to introduce these different aspects through the study of a key marine group: the nektonic, extinct, externally shelled Ammonoidea (Mollusca: Cephalopoda). Based on my works on Devonian (419–359 Ma), Triassic (252–201 Ma), and Cretaceous (145–66 Ma) ammonoids from various geographic areas (Nevada, Southern Alps, France), I illustrate the efficiency of this model for investigating taxonomy, morphometrics, biostratigraphy, and macroevolutionary patterns and processes. Indeed, in addition to their well-known ability to correlate and date marine sediments, ammonoids constitute an adequate tool to apply and evaluate the quantitative methods of biochronology (e.g. the unitary associations), their computer implementation, and to highlight their critical points to be improved. Because the external shell of ammonoids is the fundamental element for their discrimination and to study their evolution, I created a non-destructive method to reconstruct and quantify the 3D morphology of the conch through ontogeny, particularly by means of micro-computed tomography to acquire the data, by numerical creation of 3D models, and by geometric analyses implemented in computer-scientific languages. Also, based on application and development of modern quantitative methods in order to explore and statistically test the phenotypic trajectories of lineages in morphospace, my research underlines the chaotic behavior in the macroevolution of ammonoids with repetitive patterns partly related to the covariation of some shell features, which facilitated convergences and parallel trends. Finally, since several years, my works enable developing an R package, which contains series of functions to apply various quantitative, explorative and statistical methods in the field of taxonomic biodiversity, long-term morphological trends, morphometrics (1D, 2D, and 3D), and community analyses, and that enables reproducible research.

  • Directeur(s) de thèse : Danelian, Taniel
  • Laboratoire : Evolution, Ecologie, Paléontologie (EVO-ECO-PALEO)
  • École doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq)

AUTEUR

  • Monnet, Claude