Ontogenèse et covariation chez le genre toarcien Osperleioceras (Ammonoidea)

Les courbes de croissance des Osperleioceras de la sous-zone à Reynesi (Toarcien supérieur) du bassin des Causses (Aveyron, France) sont toutes confondues du stade de la protoconque et de l’ammonitelle, jusqu’à un diamètre de 7-8 mm. Elles forment ensuite un éventail de trajectoires résultant en un continuum morphologique allant de formes évolutes à tours larges et ornementation forte (O. reynesi) jusqu’à des formes involutes, comprimées et faiblement ornées (O. lapparenti). La covariation de divers paramètres morphologiques et ornementaux est observable tant au sein d’assemblages provenant d’horizons uniques qu’au cours des développements ontogénétiques individuels. Il n’est pas possible d’interpréter cette série continue et contemporaine, passant insensiblement des morphologies de type reynesi à celles de type lapparenti, comme étant une tendance évolutive due à des contraintes fonctionnelles ou à des adaptations différentielles. L’interdépendance complexe de la forme de la coquille (involution, section du tour) et de son ornementation (force, densité et flexuosité de la costulation) peut être simulée par un modèle où l’intensité de l’ornementation dépend de la courbure du manteau [Guex, 1999]. La covariation observée chez les Osperleioceras dès la base du Toarcien supérieur trahit une augmentation de variabilité, concomitante d’une réduction de taille, suite à des instabilités environnementales. Elle se fait en plusieurs poussées à partir d’un stock de formes ayant très peu varié au cours du Toarcien moyen

Decaying shock studies of phase transitions in MgOSiO2 systems: implications for the Super-Earths interiors

We report an experimental study of the phase diagrams of periclase (MgO), enstatite (MgSiO3) and forsterite (Mg2SiO4) at high pressures. We investigated with laser driven decaying shocks the pressure/temperature curves of MgO, MgSiO3 and Mg2SiO4 between 0.2-1.2 TPa, 0.12-0.5 TPa and 0.2-0.85 TPa respectively. A melting signature has been observed in MgO at 0.47 TPa and 9860 K, while no phase changes were observed neither in MgSiO3 nor in Mg2SiO4. An increasing of reflectivity of MgO, MgSiO3 and Mg2SiO4 liquids have been detected at 0.55 TPa -12 760 K, 0.15 TPa - 7540 K, 0.2 TPa - 5800 K, respectively. In contrast to SiO2, melting and metallization of these compounds do not coincide implying the presence of poor electrically conducting liquids close to the melting lines. This has important implications for the generation of dynamos in Super-earths mantles

Invasion success of a Lessepsian symbiont-bearing foraminifera linked to high dispersal ability, preadaptation and suppression of sexual reproduction

Among the most successful Lessepsian invaders is the symbiont-bearing benthic foraminifera Amphistegina lobifera. In its newly conquered habitat, this prolific calcifier and ecosystem engineer is exposed to environmental conditions that exceed the range of its native habitat. To disentangle which processes facilitated the invasion success of A. lobifera into the Mediterranean Sea we analyzed a ~ 1400 bp sequence fragment covering the SSU and ITS gene markers to compare the populations from its native regions and along the invasion gradient. The genetic variability was studied at four levels: intra-genomic, population, regional and geographical. We observed that the invasion is not associated with genetic differentiation, but the invasive populations show a distinct suppression of intra-genomic variability among the multiple copies of the rRNA gene. A reduced genetic diversity compared to the Indopacific is observed already in the Red Sea populations and their high dispersal potential into the Mediterranean appears consistent with a bridgehead effect resulting from the postglacial expansion from the Indian Ocean into the Red Sea. We conclude that the genetic structure of the invasive populations reflects two processes: high dispersal ability of the Red Sea source population pre-adapted to Mediterranean conditions and a likely suppression of sexual reproduction in the invader. This discovery provides a new perspective on the cost of invasion in marine protists: The success of the invasive A. lobifera in the Mediterranean Sea comes at the cost of abandonment of sexual reproduction

A new scenario for the Domerian-Toarcian transition

Pour tenter de mieux comprendre l’événement d’anoxie océanique globale au Toarcien inférieur, il convient de remonter aux changements environnementaux qui ont précédé cette phase paroxysmale. En effet, la comparaison des séquences sédimentaires et biostratigraphiques du passage Domérien-Toarcien entre la Téthys occidentale (Maroc, Espagne, Portugal) et l’Europe du Nord-Ouest (Causses, Allemagne, Angleterre) fait apparaître une importante lacune dans la région septentrionale. La faune d’Arieticeratinae (Emaciaticeras, Canavaria, Fontanelliceras) et d’Harpoceratinae (Lioceratoides, Neolioceratoides), accompagnée ensuite de Dactylioceras particuliers (groupe mirabile-polymorphum = sous-genre Eodactylites), fait presque totalement défaut en Europe du Nord-Ouest, alors qu’elle abonde dans les dernières alternances marno-calcaires, sans changement lithologique notable avec le Domérien des coupes téthysiennes. Cette faune est intercalée entre les derniers Pleuroceras et les Dactylioceras du groupe tenuicostatum. Ces derniers apparaissent dans les argiles succédant immédiatement au dernier banc calcaire à Dactylioceras mirabile au Portugal notamment. C’est là le diachronisme déjà reconnu entre les limites lithostratigraphique (disparition des bancs calcaires) et biostratigraphique (apparition du genre Dactylioceras) au passage Domérien-Toarcien. Cette observation peut s’intégrer dans un nouveau scénario paléo-océanographique prenant en compte à la fois la tendance régressive majeure du Domérien supérieur (conduisant à une lacune régionale importante), l’abondance de matière charbonneuse dans les premiers dépôts transgressifs du Toarcien et l’événement anoxique global subséquent. Dans la partie supérieure du Domérien, l’existence d’un fort volcanisme peut être déduite des données relatives aux variations des isotopes du strontium [McArthur et al., 2000]. A ce pic de strontium sont associées une faible anomalie négative du δ13 C à la limite Domérien-Toarcien et des valeurs particulièrement élevées du δ18 O [Morettini et Bartolini, 1999]. Nous pensons que cette activité volcanique débute par des émissions massives de SO2 induisant des pluies acides, un obscurcissement et un refroidissement. A cette phase de refroidissement correspond une augmentation de l’englacement des pôles et une régression responsable de la lacune majeure évoquée plus haut, particulièrement sensible dans les mers épicontinentales. Bien que les preuves directes d’une glaciation fini-domérienne fassent actuellement défaut [Hallam, 2001], le glacio-eustatisme nous semble le seul mécanisme permettant d’expliquer une oscillation marine importante mais de courte durée [Brandt, 1986 ; Dewey et Pitman, 1998]. En effet, le cycle régression-transgression s’étale sur environ deux zones d’ammonites, la lacune sédimentaire en elle-même recouvrant essentiellement les sous-zones à Elisa et Mirabile. Ce premier épisode serait suivi, dans la zone à Tenuicostatum, par une importante perturbation du cycle du carbone responsable d’un effet de serre. Le réchauffement, provoquerait alors la transgression bien connue du Toarcien inférieur, cachetant le hiatus sédimentaire dans la province nord-ouest européenne. L’intervalle de temps correspondant à cette lacune aurait permis à la végétation de coloniser les immenses surfaces nouvellement émergées. C’est le lessivage et l’oxydation de la matière organo-humique et bactérienne accumulée pendant cette période, associée à une élévation de la température, qui aurait enclenché le mécanisme d’anoxie lors du paroxysme de la transgression

Experimental investigation of the stability of Fe-rich carbonates in the lower mantle

International audienceThe fate of carbonates in the Earth's mantle plays a key role in the geodynamical carbon cycle. Although iron is a major component of the Earth's lower mantle, the stability of Fe-bearing carbonates has rarely been studied. Here we present experimental results on the stability of Fe-rich carbonates at pressures ranging from 40 to 105 GPa and temperatures of 1450-3600 K, corresponding to depths within the Earth's lower mantle of about 1000-2400 km. Samples of iron oxides and iron-magnesium oxides were loaded into CO2 gas and laser heated in a diamond-anvil cell. The nature of crystalline run products was determined in situ by X-ray diffraction, and the recovered samples were studied by analytical transmission electron microscopy and scanning transmission X-ray microscopy. We show that Fe-(II) is systematically involved in redox reactions with CO2 yielding to Fe-(III)-bearing phases and diamonds. We also report a new Fe-(III)-bearing high-pressure phase resulting from the transformation of FeCO3 at pressures exceeding 40 GPa. The presence of both diamonds and an oxidized C-bearing phase suggests that oxidized and reduced forms of carbon might coexist in the deep mantle. Finally, the observed reactions potentially provide a new mechanism for diamond formation at great depth

Disconnection between genetic and morphological diversity in the planktonic foraminifer Neogloboquadrina pachyderma from the Indian sector of the Southern Ocean

Eight SSU rDNA genetic types have been described in the planktonic foraminifera Neogloboquadrina pachyderma, but the level of correlation between genetic diversity and morphological variation remains unknown in this morphospecies. In this study, we combine molecular and morphometric analyses of specimens of N. pachyderma sampled during two consecutive years across a latitudinal gradient in the Indian sector of the Southern Ocean. We observe that three genetic types of N. pachyderma inhabit the (sub-)polar waters of the southern Indian Ocean where they have equivalent regional distributions to those previously observed in the South Atlantic. The geographic ranges of these genetic types are largely overlapping. Our morphometric data show that contrary to other planktonic foraminiferal morphospecies, there is no relationship between genetic diversity and morphological differentiation in at least two of the austral representatives of N. pachyderma (Type III and Type IV) despite a high morphological variability and large genetic distance between these types. These genetic types of N. pachyderma in the southern Indian Ocean thus constitute true cryptic species of planktonic foraminifera

Direct Observation of Shock-Induced Disordering of Enstatite Below the Melting Temperature

We report in situ structural measurements of shock-compressed single crystal orthoenstatite up to 337 ± 55 GPa on the Hugoniot, obtained by coupling ultrafast X-ray diffraction to laser-driven shock compression. Shock compression induces a disordering of the crystalline structure evidenced by the appearance of a diffuse X-ray diffraction signal at nanosecond timescales at 80 ± 13 GPa on the Hugoniot, well below the equilibrium melting pressure (>170 GPa). The formation of bridgmanite and post-perovskite have been indirectly reported in microsecond-scale plate-impact experiments. Therefore, we interpret the high-pressure disordered state we observed at nanosecond scale as an intermediate structure from which bridgmanite and post-perovskite crystallize at longer timescales. This evidence of a disordered structure of MgSiO3 on the Hugoniot indicates that the degree of polymerization of silicates is a key parameter to constrain the actual thermodynamics of shocks in natural environments. © 2020. The Authors

Patterns of eukaryotic diversity from the surface to the deep-ocean sediment

Remote deep-ocean sediment (DOS) ecosystems are among the least explored biomes on Earth. Genomic assessments of their biodiversity have failed to separate indigenous benthic organisms from sinking plankton. Here, we compare global-scale eukaryotic DNA metabarcoding datasets (18S-V9) from abyssal and lower bathyal surficial sediments and euphotic and aphotic ocean pelagic layers to distinguish plankton from benthic diversity in sediment material. Based on 1685 samples collected throughout the world ocean, we show that DOS diversity is at least threefold that in pelagic realms, with nearly two-thirds represented by abundant yet unknown eukaryotes. These benthic communities are spatially structured by ocean basins and particulate organic carbon (POC) flux from the upper ocean. Plankton DNA reaching the DOS originates from abundant species, with maximal deposition at high latitudes. Its seafloor DNA signature predicts variations in POC export from the surface and reveals previously overlooked taxa that may drive the biological carbon pump