background image
The appearance of C
4
plants
8 million years ago
Contribution of natural carbon isotopic
tracking in fossil mammals
The memory of bones and teeth
The carbon isotopic abundances of herbivorous mammal tis-
sues reflect those of the plants that they consumed (figure
1). Different plant categories can be distinguished using their
13
C content, according to
their photosynthetic type
and to the environmental
conditions: herbaceous C
4
plants (savannah tropical
environment), herbaceous
C
3
plants (temperate and
peri-arctic environments),
trees (using C
3
photosyn-
thesis), under-canopy
plants in temperate or
equatorial forests (using C
3
photosynthesis in confined
and shadowed atmos-
pheres). These characteris-
tic isotopic signatures are
found in herbivorous mam-
mal tissues, especially in
their skeleton that can be
preserved through fossilisa-
tion, in bone organic mat-
ter (collagen) until around
100,000 years ago in
favourable conditions (e.g.
cold cave environments),
or in the mineral fraction
(carbonate incorporated in
bioapatite), that can resist
against post-mortem alter-
ation for several million
years in tooth enamel
(after discarding contami-
nating carbonates that
would interfere with the
isotopic measurement).
Ecosystems with C
3
and C
4
biomass
The distribution of ecosys-
tems with important C
4
bio-
mass is very unequal on
Earth. The proportion of C
4
plants is very high in savan-
L'apparition des plantes en C
4
il y a 8 millions d'années
Apport du traçage par
13
C
dans les mammifères fossiles.
La mémoire des os et des dents
Les abondances isotopiques du carbone des tissus de
mammifères herbivores reflètent celles des plantes
qu'ils ont consommées (figure 1). Différents types de
plantes peuvent être dis-
tingués par leurs teneurs
en
13
C, selon le type de
p h o t o s y n t h è s e e t l e s
conditions environne-
mentales : plantes her-
bacées en C
4
(milieu tro-
pical de savane), plantes
herbacées en C
3
(milieu
t e m p é r é e t p é r i - a r c -
tique), arbres (à photo-
synthèse en C
3
), plantes
de sous-bois de forêts
tempérées ou de forêts
équatoriales (à photo-
synthèse en C
3
en atmo-
s p h è r e c o n f i n é e e t
ombragée).
Ces teneurs isotopiques
c a r a c t é r i s t i q u e s s e
retrouvent dans les tissus
des mammifères herbi-
vores, notamment dans
le squelette qui peut être
conservé lors de la fossi-
lisation : dans la matière
organique de l'os (colla-
gène) jusqu'à environ
100 000 ans dans des
conditions favorables (ex
: milieu de grotte en cli-
mat froid), ou dans la
fraction minérale (carbo-
nate incorporé dans la
b i o a p a t i t e ) , q u i p e u t
résister aux altérations
post-mortem pendant
plusieurs millions d'an-
nées dans l'émail den-
taire (après élimination
des carbonates pouvant
contaminer l'échantillon
et perturber la mesure
isotopique).
Lettre pigb-pmrc France n°16 - Changement global
55
Figure 1 : Comparaison des histogrammes des valeurs de
13
C de plantes
actuelles de différents milieux avec les histogrammes des valeurs de
13
C
de l'alimentation d'herbivores actuels de ces mêmes milieux, déduites des
valeurs isotopiques mesurées sur les tissus squelettiques.
Histogrammes of
13
C values of modern plants from different environments com-
pared with histogrammes of
13
C values of modern herbivore diet in the same
environments, as deduced from the isotopic signatures measured in skeletal tis-
sues.