Connecting plants, the land and herbivorous communities

By Aldo Rincon | PCP PIRE PhD Student

As a product of the expansion of the Panama Canal, the recently unearthed early Miocene (~24-18 million years ago) geological record from Panama is gaining relevance as an exceptional source of information to investigate and better understand the geological evolution of the Isthmus of Panama.

A restoration of Paratoceras. Artwork by Danielle Byerley

From a paleontological perspective, the Panama Canal fossil record allows scientists a glimpse of the fate of early pioneer animals that colonized the volcanic lands of Panama during the early Miocene. Both biologists and geologists want to better understand the origins of modern tropical biodiversity, and looking at the early Miocene geological evolution of southern Central America provides a great view of a time crucial to the modern structuring of the tropical diversity. Prior to the Great American Biotic Interchange that occurred during the Pleistocene (~3.5 million years ago), terrestrial animals were restricted from moving between the North and South American continents and each continent had a distinct assemblage of terrestrial communities. In our study, the early Miocene occurrence of terrestrial vertebrates in Panama allowed scientists to link two different geological and biogeographic events: the geologic evolution of the Panamanian volcanic arc and the subsequent colonization of these volcanic terrains by North American animal groups (such as horses, camels, rhinoceroses, and more).

Although the timing of the connection between North America and South America (AKA the closing of the Panamanian Isthmus) is still a matter of debate, during the early Miocene the Isthmus of Panama as we know it did not exist. Instead, southern Central America was likely a peninsula with volcanic islands connecting tropical areas of Panama with the Gulf Coast. The geologic evolution of this Central American peninsula started in the late Oligocene (~25 million years ago) but gradually was affected by geological processes that led to a concomitant shallowing of the ocean separating the continents until the final closure of the Isthmus during the Pleistocene (~3.5 million years ago).

One of the first ungulate (hoofed mammals) settlers that reached tropical areas of Panama during the early Miocene (~20 million years ago) from North America was the protoceratid Paratoceras – an extinct deer-like herbivore with peculiar head ornaments similar to a giraffe’s horns, but located above the eyes, halfway down the snout, and above the nose. Paratoceras was previously known from early Miocene (~23 million years old) deposits in southern Mexico and younger rocks from Panama (19 million years old) and Texas (17-14 million years old). Prior to the demise of protoceratids during the beginning of the Pliocene (~5 million years ago), Paratoceras inhabited tropical and subtropical areas of Central America with no evidence of them in early Miocene rocks from more temperate regions (e.g. Florida and the Great Plains).

By looking at the locations of fossils of different species within the genus throughout time, scientists hypothesize that Paratoceras might have diversified in tropical areas during the early Miocene (19 million years ago, in Panama), and later began to colonize more subtropical areas of Texas during the late Miocene (about 14 million years ago). The ancient geographic distribution of Paratoceras suggests that representatives of this genus were important elements in the forested tropical areas of Central America. Although using the relationships between different species of animals to classify them (called taxonomy) is the first step to better visualize the evolution trough time of tropical diversity, the origins of this biodiversity go far back in time: terrestrial animals have been an element of the tropics since almost 21 million years ago. The diversity we see today is the result of the interaction between complicated geologic (climate change and plate tectonics) and biologic (diversification and extinction) processes operating on these mammal groups that managed to first colonize tropical areas of North America.

Reference:

Rincon, A. F., Bloch, J. I., MacFadden, B. J., Jaramillo, C. A. 2015. New early Miocene protoceratids (Mammalia, Artiodactyla) from Panama. Journal of Vertebrate Paleontology. doi:10.1080/02724634.2015.970688. New early Miocene protoceratids (Mammalia, Artiodactyla) from Panama

Por Aldo Rincon | Estudiante de PhD, PCP PIRE

Como resultado de la expansión del Canal de Panamá, el registro geológico del Mioceno temprano (~24-18 millones de años) recientemente descubierto está ganando relevancia como una fuente de información excepcional para investigar y mejorar el entendimiento de la evolución geológica del Istmo de Panamá.

Desde una perspectiva paleontológica, el registro fósil del Canal de Panamá permite a los científicos observar el destino de los primeros animales que colonizaron las tierras volcánicas de Panamá durante el Mioceno temprano. Tanto biólogos como geólogos desean mejorar el entendimiento de los orígenes de la biodiversidad tropical moderna y el estudiar la evolución geológica del sur de Centroamérica durante el Mioceno temprano provee una extraordinaria mirada a un momento crucial en la estructuración moderna de la diversidad tropical. Antes del Intercambio Biótico Americano que ocurrió en el Plioceno (~3.5 millones de años), los animales terrestres tenían restringido el movimiento entre los continentes de Norte y Sudamérica y estos tenían una composición de comunidades terrestres muy distinta. En nuestro estudio, la presencia, en el Mioceno temprano, de vertebrados terrestres en Panamá permite a los científicos unir dos eventos geológicos y biogeográficos distintos: la evolución geológica del Arco volcánico de Panamá y la subsecuente colonización de estos terrenos volcánicos por grupos de animales norteamericanos (como por ejemplo caballos, camellos, rinocerontes y otros).

Uno de los primeros ungulados (animales con pezuñas) norteamericanos que colonizaron las áreas tropicales de Panamá durante el Mioceno temprano (hace ~20 millones de años) fue el protocerátido Paratoceras, un herbívoro extinto parecido a un venado con peculiares ornamentos en la cabeza similares a los cuernos de una jirafa pero localizados entre los ojos, en el centro del hocico por arriba de la nariz. Paratoceras se conocía previamente de depósitos del Mioceno temprano (~23 millones de años) del sur de México y rocas mas jóvenes de Panamá y Texas (de 19 y entre 17-14 millones de años de antigüedad respectivamente). Antes de la desaparición de los protocerátidos al inicio del Plioceno (~5 millones de años), Paratoceras habitó áreas tropicales y subtropicales de Centroamérica y no hay evidencia de rocas del Mioceno temprano en regiones más temperadas (e.g. Florida y los Grandes Planos).

Luego de mirar la procedencia de los fósiles de diferentes especies dentro de este género a través del tiempo, los científicos plantean que Paratoceras podría haberse diversificado en áreas tropicales durante el Mioceno temprano (19 millones de años, en Panamá) y luego comenzado a colonizar áreas más subtropicales de Texas durante el Mioceno tardío (hace alrededor de 14 millones de años). La antigua distribución geográfica de Paratoceras sugiere que los representantes de este género eran elementos importantes de las áreas forestadas tropicales de Centroamérica. Aunque el uso de las relaciones entre diferentes especies de animales para clasificarlos (llamado taxonomía) es el primer paso para visualizar mejor la evolución de la diversidad tropical a través del tiempo, los orígenes de esta biodiversidad se remontan más atrás en el tiempo: los animales terrestres han sido elementos en el trópico desde hace 21 millones de años. La diversidad que vemos hoy es el resultado de la interacción entre complicados procesos geológicos (cambio climático y tectónica de placas) y biológicos (diversificación y extinción) que operaron sobre estos grupos de mamíferos que lograron colonizar las áreas tropicales de Norteamérica.

Referencia: