Na Duong (northern Vietnam) – an exceptional window into Eocene ecosystems from Southeast Asia

Today, the continental ecosystems of Southeast Asia represent a global biodiversity hotspot. From a deep-time perspective, however, very little is known about the formation of this hotspot. In particular, the evolutionary and biogeographic roots of numerous terrestrial biota are unknown, and ecosystemic information, especially for the Paleogene, is unavailable. The Na Duong Basin in northern Vietnam has yielded a remarkable diversity of Paleogene vertebrate, invertebrate, and plant fossils, and is thus one of the few localities in Southeast Asia allowing for multi-focused investigation of this period. We present stratigraphic, paleontologic, and paleoecologic results from the 220 m thick Na Duong section derived from magnetostratigraphy, biochronology, vertebrate, invertebrate, and plant taxonomy, and biomarker analysis. Only the upper 40 m of the section show the original magnetization, prohibiting any further magnetostratigraphic interpretation. The affinities of two newly described mammal species, Bakalovia orientalis nov. sp. (Anthracotheriidae) and Epiaceratherium naduongense nov. sp. (Rhinocerotidae), suggest an Eocene, late Bartonian to Priabonian age (39–35 Ma). High biodiversity is recorded for unionid mussels (five species), freshwater fishes (nine taxa, including Planktophaga minuta nov. gen. et sp.), turtles (five to six taxa), and crocodiles (three taxa), and long-term stability of Southeast Asian unionid and fish faunas is demonstrated. Fossil leaves, wood and resin document azonal and zonal vegetation; dipterocarp trees were identified from resin exudate spectroscopy. In-situ tree-stump horizons allow for calculation of tree density (600 specimens/ha) and maximum canopy height (35m); both values resemble those of recent Southeast Asian peat swamp forests. Environment changed abruptly from a swamp forest to a tropical to warm sub-tropical lake of fluctuating water depth. The strong biogeographic link between the Eocene mammal faunas from Na Duong and Europe highlights the importance of Southeast Asia as a source region for trans-continental mammal dispersal along the northern Tethys margin.Heutige kontinentale Ökosysteme Südost Asiens sind ein Hotspot der globalen Biodiversität, über dessen geohistorische Entstehung jedoch sehr wenig bekannt ist. So sind die evolutionären und biogeographischen Wurzeln der meisten terrestrischen Lebensformen unbekannt und Daten zu Ökosystemen, speziell aus dem Paläogen, fehlen. Das Becken von Na Duong im nördlichen Vietnam beherbergt bemerkenswert diverse Biota fossiler Pflanzen, Mollusken und Wirbeltiere und stellt für das Paläogen eine der wenigen Regionen Südost Asiens dar, welche einen multi-disziplinären Untersuchungsansatz erlauben. Auf der Grundlage von Paläomagnetik, Biochronologie, Wirbeltier-, Mollusken- und Pflanzen-Taxonomie, sowie der Analyse von Biomarkern präsentieren wir hier unsere stratigraphischen, paläontologischen und paläo-ökologischen Ergebnisse eines 220 m mächtigen Profils der Braunkohlengrube Na Duong. Nur die hangenden 40 m der Sektion zeigen die ursprüngliche Magnetisierung, wodurch eine magnetostratigraphische Interpretation verhindert wird. Die Verwandschaftsverhältnisse von zwei neu beschriebenen Säugetierarten, Bakalovia orientalis nov. sp. (Anthracotheriidae) und Epiaceratherium naduongense nov. sp. (Rhinocerotidae), verweisen auf ein eozänes Alter (oberes Bartonium bis Priabonium, 39-35 Ma). Starke biogeographische Bezüge beider Säugetiere aus Na Duong zu europäischen Arten unterstreichen die Bedeutung Südost Asiens als eine Quellregion paläogener transkontinentaler Säugetier Ausbreitungen entlang des nördlichen Randes der Tethys. Hohe Diversitäten werden für unionide Muscheln (fünf Arten), Süßwasserfische (9 Taxa, darunter Planktophaga minuta nov. gen. et sp.), Schildkröten (fünf bis sechs Taxa) und Krokodile (drei Taxa) belegt, wobei eine taxonomische Langzeit-Stabilität der Unioniden- und Fisch-Faunen Südost Asiens belegt wird. Fossile Blätter, Hölzer und Harze dokumentieren die azonale und zonale Vegetation, letztere repräsentiert durch spektroskopisch an Harzen belegte Zweiflügelfrucht-Gewächse (Dipterocarpaceae). In-situ Baumstubben-Horizonte erlauben die Berechnung der Baum-Dichte (600 per ha) und der maximalen Kronendach-Höhe (35 m), welches in guter Übereinstimmung zu heutigen südostasiatischen Sumpfwäldern steht. Die Umwelt veränderte sich abrupt von einem Sumpfwald zu einem tropisch bis warm-subtropischen See mit fluktuierender Wassertiefe