A la recherche des origines de l'Amazonie

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origines-amazonie-672/

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Alarecherchedesoriginesdel'Amazonie

L'Amazoniecontientleplusgrandbassinfluvialdelaplanèteetpossèdeunebiodiversitéunique.Desétudesgéologiquesetpaléontologiques,dansdesrégionsencorepeuexplorées,montrentqu'ilya15millions d'années son environnement était tout autre, et peuplé d'animaux géants aujourd'huidisparus.

Page1/7-Alarecherchedesoriginesdel'AmazonieLebassinde l'Amazoneestactuellement leplusgrandbassinfluvialde laplanète. Il yaenviron15millionsd'années,ilétaitoccupéparunemerpeuprofondequilongeaitlesAndessurdesmilliersdekilomètres. La disparition progressive de cette mer, avant la mise en place du drainagetranscontinentaldel'Amazone,estliéeausoulèvementdesAndes.

©IRD/P.Baby

L'étudedes sédiments d'âgemiocènedu bassin amazonien permet de déchiffrer son histoire et demieuxcomprendrel'apparitionetl'évolutiondesonexceptionnellebiodiversité.

16/01/2007-ParPatriceBaby,Géologue




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©IRD/P.Baby

L'expéditionFitzcarraldenrentrantdansunedesrégionslesplusreculéesdel'Amazoniepéruviennearapportédenouvellesdonnéessurlafauneetl'environnementdelamermiocèneamazonienne.

EcritparPatriceBabyaveclacollaborationdeRodolfoSalasGismondipourlapartiepaléontologie

Page2/7-LebassinamazonienetlesAndesL'histoire du bassin amazonien est intimement liée à la Cordillère des Andes, puisque 90% dessédiments qui restent piégés ou transitent dans ce bassin proviennent de l'érosion des reliefs decettechaîne.

LaCordillèredesAndes,longuede7000km,estissuedelasubductionocéaniquedelaplaquePacifiquesouslaplaquesud-américaine.Elleconstituelabordureoccidentaleducontinentsud-américain,oùelleacommencéàsesouleverilyaenviron90millionsd'années(Crétacé).ParallèlementauxAndes,s'estdéveloppésurlecontinentsud-américainunvastebassinsédimentaire(bassind'avant-pays).L'enfoncementdecebassin–lasubsidence–etsadéformation,contrôléspar lasurrectiondelaCordillèredesAndeset laflexureducontinentsud-américain,apermis lepiégeage,puisl'érosionetlamiseàjourdesédimentsanciens.

L'étudedecessédimentsnousmontrequelebassinamazonienaétéoccupé,plusieursfoisaucoursdesonhistoire,pardesmers intérieurespeuprofondes,dontlesingressionsetdisparitionsontétéguidéespar la croissance de la chaîne andine et son érosion. Ces environnementsmarins se sont installés quand l'activitétectonique et les apports sédimentaires provenant des Andes étaient faibles; quand ils étaient forts, le bassinamazoniensecomblaitdesédimentsetlesenvironnementsdevenaientprogressivementcontinentaux.

Ceschangementsprogressifsetcycliquesontfaitévoluerlesécosystèmesetontconduitàlaformidablebiodiversitéamazonienne que l'on connaît aujourd'hui.L'époque la plus intéressante de cette histoire est l'époquemiocènequisemblecorrespondreàl'apogéedecettebiodiversité.Danslebassinamazonien,leMiocènesecaractérise par une importante période de calme tectonique suivie d'une crise orogénique andine sans précédent,provoquantladisparitiondeladernièregrandemeramazonienneetlamiseenplacedudrainagetranscontinentaldel'Amazone.




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Légende:Lacarteci-dessusmontre lapartienordetcentraleducontinentsud-américainet l'étenduedu bassin amazonien qui est actuellement le plus grand bassin fluvial de la planète.La coupe structurale,quitraversetoute lachaîneandineauniveaudunordde laBolivie (traitblancsur lacarte),aétéconstruiteàpartirdedonnéesdesurfaceetdedonnéesdegéophysiquefournissantuneimageriedusous-sol.Cettecoupemontrel'ampleuretlacomplexitédecettechaînequirésultedelasubductiondelaplaqueocéaniquedeNazcasouslecontinentsud-américain.Lacompressionaprovoquélaformationdefailleschevauchantessurlaplaquecontinentalequiontproduitun redoublement et une surépaisseur de la croûte, des reliefs et le raccourcissement de la bordure occidentale ducontinent.A l'estdesAndes,sous l'effetdupoidsde lachaîneensoulèvement, laplaquesud-américaineafléchiets'estenfoncée;avecceprocessusqu'onappelle lasubsidence,s'estdéveloppélebassinsédimentaired'avant-paysamazonien.Actuellement,plusdelamoitiédessédimentsprovenantdel'érosiondesAndesrestentpiégésaupieddesreliefs(figuremodifiéed'aprèsBabyetal.,1999).

Affleurementdesédimentsmiocènes,bergedel'Amazone,Iquitos(Pérou),




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©IRD/P.BabyReproductionetutilisationinterdites

C'estenétudiant lessédimentsmiocèneset les fossilesqu'ilscontiennent,que lesgéologueset lespaléontologuesessaientdedéchiffrer l'histoiredubassinamazonien.Larecherchedesaffleurementsgéologiquessefait le longdesfleuves et des rivières qui érodent les zones en relief et laissent émerger en saison sèche les vieux dépôtssédimentaires.

Page3/7-LamerdisparueIlya15millionsd'années,lecontinentsud-américainformaituneîleentouréeparl'OcéanPacifiqueetl'Océan Atlantique.IlétaitenvahipardesmersintérieuresquipénétraientparlenordetlesudparallèlementauxAndesgrâceausoulèvementdelachaîneetàl'enfoncement(subsidence)desonbassind'avant-pays.L'actuelbassinamazonienétaitalorsoccupépar laMerPebas,quicorrespondaitàunemerpeuprofondepénétrantpar lenordducontinentauniveaudel'actuellemerdesCaraïbes.L'activitétectoniqueandineétaitprobablementfaible,etleseauxchaudesdecettemertranquilleétaienthabitéesparunegrandequantitédecrocodiles,depoissons,dedauphinsetdesiréniens,commeledémontrentlesnombreuxfossilesdécouvertslorsdel'expéditionFitzcarrald.

Lecontinentsud-américainilya15millionsd'années

Les évidences géologiques de la Mer Pebas, rencontrées dans les sédiments miocènes, sont de deux types. Lespremières se trouvent dans la présence de certaines bioturbations fossiles (Thalassinoides), que l'on rencontre ausommet de bancs calcaires et qui correspondent à des traces (terriers) d'organismes marins.L'âge de cesbioturbationsestobtenuàpartirdel'identificationdepollenspréservésdansdesniveauxargileuxsusousousjacents.LespollensfossilesconstituentdansleMiocènedel'Amazoniedebonsmarqueursstratigraphiques;ilsmontrentquelaMerPebass'estdéveloppéeauMiocènemoyen(Hoorn,1994).




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Bioturbationsfossiles(Thalassinoides)ausommetd'unbancdecalcairemiocène,RioNapo(Pérou),©IRD/P.Baby

Reproductionetutilisationinterdites

Le second type d'évidence correspond à un faciès sédimentaire bien particulier. En effet, les sédiments miocènesobservés dans le bassin amazonien correspondent le plus souvent àdes tidalites, c'est à dire à des sédimentsdéposésdanslazonedebattementdesmarées.Onlesreconnaîtgrâceàcertainesfiguresdecourantenregistréesdans les sédiments et à l'alternance rythmique de fins niveaux gréseux et argileux déposés pendant les marées.L'ampleurdecetypededépôtsemblemontrerdanslecasdelaMerPebaslaprésencedegrandsestuaires.

Figuressédimentaires(tidalites)danslessédimentsargilo-gréseuxmiocènesdelarégiond'Iquitos(Pérou),©IRD/P.Baby


LaMerPebasétaitdoncunemerpeuprofondetrèssensibleauxvariationsduniveaumarin.Elleétaitalimentéeeneaudoucepardegrandsestuairessituésà lasortiedela jeuneCordillèredesAndesquimontraient




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quelquesvolcansetdepetitesmontagnesen formation.Danscesestuaires,vivaitunegrandequantitédecrocodiles,depoissons,dedauphinsetdesiréniens.

PaysagedelaMerPebastelquelesgéologuesetpaléontologuesdel'ExpéditionFitzcarraldl'ontimaginé(aquarelledupeintrepéruvienDanielPeñaréaliséedanslecadredel'ExpositionPURUSSAU

Page4/7-L'ArchedeFitzcarrald:delameràlaterreActuellement, le bassin amazonien est déformé et divisé en sous bassins par l'Arche de Fitzcarrald : une entitémorphologique, connue depuis fort longtemps, perpendiculaire à la chaîne andine et pénétrant dans l'Amazoniepéruvienneet brésilienne sur plusieurs centainesde kilomètres. Il s'agit d'unepetite chaînedemontagne, de faiblealtitude(quelquescentainesdemètres),maissuffisammentimportantepourséparerlebassinUcayalidubassinMadrede Dios.C'est à un baron du caoutchouc du XIX siècle que l'on doit son nom : Brian Fitzgerald(Fitzcarraldo), qui fit transporter à travers ces collines un bateau depuis le bassin Ucayali jusqu'aubassinMadredeDios.

Légende : Localisation de l'Arche de Fitzcarrald sur le continent sud-américain. Cette carte en reliefmontre l'importancede l'ArchedeFitzcarralddans lebassinamazonien.ElleestperpendiculaireauxAndesetsépare lesbassinsUcayalietMadredeDios.Ellesesituejustedansl'axedelarideocéaniquedeNazcaquidisparaîtets'enfonce(subduction)souslecontinentsud-américain.Lesoulèvementdel'archeseraitliéàlaprésencedelaRidedeNazcasouslecontinentsud-américainquiprovoqueunbombement.L'ArchedeFitzcarraldacommencé à se soulever il y a environ 5millions d'années ; c'est à cemoment là que disparaît lamer intérieureamazonienne.

Deschercheursde l'IRDetde l'UniversitédeToulouse (LMTG) interprètent lesoulèvementde l'Arche




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de Fitzcarrald comme le résultat de la subduction horizontale de la ride océanique deNazca, qui acommencé à s'enfoncer sous le continent sud-américain (subduction) il y a environ 11 millionsd'années.Cephénomèneexceptionnela largementcontribuéà ladisparitionde laMerPebasetauderniergrandchangementd'environnementde l'Amazonie.Eneffet, ilya11millionsd'années,avant lasubductionde laRidedeNazca,l'ArchedeFitzcarraldn'existaitpas,etlebassinamazonienétaitencorerecouvertparlaMerPebascommeentémoignentlessédimentsmiocènesetlesfossilesquiyaffleurentactuellement.

Avec la formation et le soulèvement progressif de l'Arche de Fitzcarrald, la mer intérieure amazonienne disparaîtcomplètement ilyaenviron5millionsd'années,etavecelle,quelquesunsdesanimaux lesplus fascinantsquionthabitécetterégion.

Page5/7-L'ExpéditionFitzcarraldGrâceàl'érosionquientaillesesreliefs,l'ArchedeFitzcarraldconstitueundesraresendroitsoùl'onpeutobserveretétudier les sédimentsmiocènes de la Mer Pebas.C'est aussi dans cette région que le premier fossile ducaïman géantPurussaurusestdécouvertauPérou.Eneffet,en1959, l'écrivainaventurierPeterMatthiessentrouveunmaxillaire fossiledegrande tailledans laQuebradaGrasaduRioMapuya,dans ledépartementd'Ucayali.Aveccefossilede125kg,ilnavigueenpiroguesurplusde300kmjusqu'àlavilledePucallpa.LemaxillaireestdétenuaucommissariatdePucallpa,puisperdupendantprèsde20ans,avantd'êtreidentifiécommeceluiducaïmangéantPurussaurusparlespaléontologuesduMuséed'HistoireNaturelledel'UniversitéSanMarcosdeLima(UNMSM).

CésarCruzetPeterMatthiessenaveclemaxillairedePurussaurus,RioMapuya(photoextraitedulivre,«TheCloudForest»dePeterMatthiessen,1961)


L'intérêtgéologiqueetpaléontologiquedecette régionne restantplusàdémontrer, enaoût2005,ungroupe de scientifiques français et péruviens (géologues et paléontologues, voir liste des participants) décide deremonter les rivières Inuya et Mapuya sur les traces de Peter Matthiessen, au coeur de l'Arche de Fitzcarrald.L'Expédition Fitzcarrald 2005 durera 3 semaines et permettra de découvrir de nouveaux restes fossiles du caïmangéantPurussaurus,maisausside la faunequicohabitaitavec lui.Elle fourniraenmêmetemps,grâceà l'étudedes




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sédimentsmiocènes,deprécieuxrenseignementssurl'environnementdelaMerPebasetsursadisparition.

Trajetdel'ExpéditionFitzcarrald2005surl'ArchedeFitzcarrald.Reproductionetutilisationinterdites

L'expéditionparcours125kmenremontantlesrivièresUrubamba,InuyaetMapuya,quis'enfoncentversle Brésil dans une région peu explorée par les scientifiques et relativement inhospitalière. Il n'existe pas de cartegéologique précise de cette zone, et l'expédition espère collecter de nombreuses données inédites pour mieuxcomprendrel'histoiredubassinamazonien.

ExpéditionFitzcarrald2005,RioInuya,©IRD/P.Baby


Ilfaudraremonterpendant6jourslesrivièresInuyaetMapuyaavantd'atteindrelaQuebradaGrasa.




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C'estlasaisonsècheetleniveaudescoursd'eauesttrèsbas,laremontéeestpénible,ilfautsouventalléger et pousser les pirogues. Les membres de l'expédition souffriront de blessures aux piedsprovoquéesparlafrictiondusablepénétrantdansleschaussures.Cesrivièressonthabitéespardesraiesd'eau douce – un des héritages de laMer Pebas – cachées dans le sable, dont la piqûre très douloureuse – ellespossèdentundardvenimeuxsurlaqueue-peutentraînerdegravesnécroses.



Lesaffleurementsgéologiquessontnombreuxetlecoursd'eauenétiagepermetd'observerfacilementlessédimentsmiocènes.Ensaisondespluies,cesaffleurementssontrecouvertsparplusieursmètresd'eau.




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ExpéditionFitzcarrald2005,affleurementdesédimentsmiocèneslelongduRioInuya,©IRD/P.Baby


Les sédimentsmiocènes sontencoredenos jours relativementmeubles.Ondégageeton taille l'affleurementà lamachette de manière à mettre en évidence la succession lithologique et les figures sédimentaires. Ici, les figuressédimentaires confirment un environnement de dépôt tidal (sous l'influence des marées) et donc la présenced'estuairesdébouchantdanslaMerPebas.

ExpéditionFitzcarrald2005,entréedelaQuebradaGrasa,©IRD/P.Baby


Aprèsunesemainederemontéeenpirogueetàpieds,laQuebradaGrasaestatteinte.C'estunpetitaffluentduRioMapuya,àpremièrevuepeuengageant.




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ExpéditionFitzcarrald2005,QuebradaGrasa,©IRD/P.Baby


LaQuebradaGrasaseraexploréependanttouteunejournéesansrencontrerlamoindretracedefossile.LemaxillairedécouvertparMatthiessenprovientprobablementd'unglissementdeterraindel'undesflancsdelaQuebrada.Fautedetemps,lesrecherchescontinuerontlesjourssuivantslelongduRioMapuya.

ExpéditionFitzcarrald2005,fragmentdemâchoirefossileducaïmanPurussaurus,©P.O.Antoine


L'équipeestviteconsolée;parendroits, lefondduRioMapuyaestjonchéderestesfossilesquiontététransportésparlecoursd'eau.OnytrouveévidemmentdesrestesdePurussaurussouventspectaculaires-commelamandibuledécouverteparMatthiessenoulefragmentdemâchoireci-dessus–maisdefaibleintérêtpourlesscientifiquesquirecherchentdesfossilesconservésenplacedanslessédimentsmiocènes.




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ExpéditionFitzcarrald2005,undesgisementsdefossilesduRioMapuya,©IRD/P.Baby


Quelqueskilomètresplushaut,lesaffleurementsdesédimentsmiocènescontenantlesfossiles(enplace)apparaissentenfin.Ilssontconstituésdecouchesdesédimentsgrossiers(conglomérats)déposésprobablementpardestempêtesetoùsesontaccumulésdesrestesd'animauxmorts.

ExpéditionFitzcarrald2005,dentfossiled'herbivoreduMiocène,©IRD/P.Baby


Lesfossileslesmieuxpréservéessontlesdents;onlestrouveenabondanceetellessontfacilementidentifiables.




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ExpéditionFitzcarrald2005,maxillairefossiledegavial(crocodileàrostreallongé)duMiocène,©IRD/P.Baby


Globalement,laquêtes'estavéréetrèsfructueuse.Leschercheursontpucollecter250kgdefossiles,provenantd'unetrentained'espècesdevertébrés,parmilesquellesfigurent7espècesdecrocodileet13espècesdemammifères.Onaainsiretrouvédesrestesdereprésentantsdeparesseuxettatousgéants,d'herbivoresendémiquesdelatailledurhinocéros,deplusieursrongeurs,d'unmarsupialetd'undauphin.Denombreuxrestesdepoissons,dontunevertèbrederequindegrandetaille,ontégalementétédécouverts.

ExpéditionFitzcarrald2005,carapacefossiled'unetortueaquatique«Matamata»duMiocène.©IRD/P.Baby


Cette carapace complète de tortue aquatique de plus de 150 kg constitue une des pièces les plusspectaculaires.Elleaétédécouverteledernierjourdel'expéditionetestactuellementexposéeauMuséed'HistoireNaturelledeLima(UNMSM).EllealaparticularitédeprésenterdenombreusestracesdemorsuresducaïmangéantPurussaurus.




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Sectionlitho-stratigraphiquerelevéesurundesaffleurementsétudiéslorsdel'ExpéditionFitzcarrald,©N.Espurt


Sur chaque affleurement, les géologues relèvent une section litho-stratigraphique (log) où sont représentés lesdifférentescouchesgéologiquesavecleursfacièssédimentairesetlalocalisationdesdifférentsfossilesrencontrés.Lessuccessions lithologiqueset les limitesdedépôtpermettentdedéfinirdesséquencessédimentaireset d'identifier différents environnements évoluant en fonction du climat et de la tectonique. Leprélèvement de bois fossile et d'échantillons de sédiments argileux permettra de préciser l'âge des différentsenvironnementssédimentairesàpartirdel'identificationdemarqueursbio-stratigraphiquestelsquelespollens.

Membresdel'ExpediciónFitzcarrald2005

PatriceBaby(IRD),Pierre-OlivierAntoine(UniversitéPaulSabatierdeToulouse,France),RodolfoSalasGismondi(Muséed'Histoire Naturelle de ”Universidad Nacional Mayor de San Marcos”), Mario Urbina (Musée d'Histoire Naturelle de”UniversidadNacionalMayordeSanMarcos”),FrançoisPujos(IFEA),DarioDeFranceschi(MNHN,France),StéphaneBrusset(UniversitéPaulSabatierdeToulouse,France),NicolasEspurt(UniversitéPaulSabatierdeToulouse,France),MouloudBenammi(UNAM,México),BadisKouidrat(DevanlayPeruSAC),DennisUyen(PluspetrolS.A.,Peru)

Page6/7-L'ExpositionPURUSSAURUS




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Alasuitedel'expéditionFitzcarrald,ilnousaparuimportantdeprésenteraugrandpublicPurussaurus,«legéantdelameramazonienne»,undesplusgrandsprédateursdetouslestemps.

GrâceàlacoopérationscientifiqueentreleMuséed'HistoireNaturelledeLima(UNMSM)etl'IRD,etàlacollaborationde l'entreprise Devanlay Peru SAC., le caïman géant Purussaurus a été reconstruit grandeur nature et présentéofficiellement à Lima au mois de mars 2006 (Hotel Country Club), accompagné des restes de la faune la plusreprésentativedesonépoque.CetteexpositionsiègeactuellementauMuséed'HistoireNaturelledeLima(UNMSM).

RodolfoSalasGismondiauxcôtésdesonœuvre,©IRD/P.Baby





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Lemodèleaétéreconstruitàéchelleréelle(12mètresdelong)parRodolfoSalasGismondi,responsableduDépartement de Paléontologie de Vertébrés du Musée d'Histoire Naturelle de Lima (UNMSM), à partir des restesfossilesrencontrésauPérouetenparticulierdanslarégiondel'ArchedeFitzcarrald.

Légende:DanslesgrandsestuairesdelaMerPebas,vivaituncaïmangéant,Purussaurus.Ilpouvaitmesurerjusqu'à12mètresdelongetpeserjusqu'à15tonnes.AveclaprésenceduprédateurPurussaurus,lamermiocènedubassinamazonien constituait probablement une des mers les plus dangereuses de tous les temps (aquarelle du peintrepéruvienDanielPeñaréaliséedanslecadredel'ExpositionPURUSSAURUS).

Purussaurusétaituncaïmangéantquihabitaitlesestuairesdelameramazonienne(MerPebas),ilya environ 15 millions d'années. Il fut probablement le prédateur le plus féroce de son époque ; ilpouvaitmesurerplusde12mètresde longetpeser15tonnes.Deboutsursesquatrepattes, ilatteignait1,80m de haut. Son crânemesurait 1,50m de long et logeait 76 robustes dents pouvant atteindre 10 cm. Il senourrissaitdemammifères,depoissonsetdetortues.

Légende :Carapacefossiledetortuegéante“Charapa”montrantunemorsurede60cmproduiteparPurussaurus(UNMSM).Lorsdel'attaque,latortueaperdulapattegauche,unmorceaudelacarapaceetlaqueue.Laprésence




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d'uneexcroissanceosseusesurlazonedemorsuremontrequel'animalasurvécu.©P.Baby-IRD

Les fossiles de carapaces de tortues sont abondants dans les sédiments miocènes du bassinamazonien.EllesprésententsouventdesévidencesdemorsuresdePurussaurus,dontlastructuredentairepourraitêtrespécialisée:grossesdentsmassivesetrelativementpetitespourlatailledel'animal.

FauneterrestresurlesbordsdelaMerPebas(aquarelledupeintrepéruvienDanielPeñaréaliséedanslecadredel'ExpositionPURUSSAURUS)


Purussaurusn'étaitpas l'uniquecrocodilequihabitait lespourtoursde lameramazonienne; ilaété identifié lorsdel'expéditionFitzcarrald7espècesquienglobentdescaïmans,desgavialsetdescrocodilesterrestres.LesbordsdelaMer Pebas étaient fréquentés par d'énormes paresseux terrestres et des ongulés herbivores (Astrapotheria,Toxodontia)quiappartiennentàdeslignéesquisesontéteintesdéfinitivement.Onytrouvaitégalementdesrongeurs,desmarsupiauxetdes tatousgéants (Glyptodontes). Lesestuairesétaientprobablement le refugedenombreusesespècesd'oiseaux,maislesfossilessontplusrarescarmoinsbienconservés.

Page7/7-Conclusion-PourensavoirplusLesdonnéesramenéespar l'ExpéditionFitzcarraldsontnombreusesetencoursd'analyse.Elles fontdéjà l'objet de publications en préparation, et confirment que l'environnement de la Mer Pebas enbordure des Andes a constitué un fantastique habitat déterminant pour le développement de labiodiversitéamazonienne.

SurInternet:

IRD,http://www.ird.fr/

LMTG(Toulouse),http://www.lmtg.obs-mip.fr/index.php

MuseodeHistoriaNaturaldeLima(UNMSM)http://museohn.unmsm.edu.pe/opciones/historia/historia.htm

MuseumNationald'HistoireNaturellehttp://www.mnhn.fr/museum/foffice/transverse/transverse/accueil.xsp




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Voirégalementsurlethème:Antoine,P-O.,DeFranceschi,D.,Flynn, J.,Nel,A.,Baby,P.,Benammi,M.,Calderón, I.,Espurt,N.,Goswami,A.,andSalas-Gismondi, R.. Amber fromwestern Amazonia reveals Neotropical diversity during themiddle Miocene. PNAS,publicationenligne,semainedu28août2006(http://www.pnas.org).

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