Multiproxy reconstruction of the ecological context of the Plio-Pleistocene transition and early Middle Pleistocene in Morocco

Abstract

El descobriment de jaciments amb presència humana des del Pleistocè Inferior fins al Pleistocè Mitjà ha conferit al Nord d'Àfrica, especialment a Marroc i Algèria, un paper significatiu en l'evolució humana, integrant aquest territori als grans discursos de la evolució dels primers hominins juntament amb l’est i sud de l’Àfrica. Un millor coneixement de les dinàmiques dels esdeveniments de reverdiment del Sàhara ha permès identificar múltiples episodis humits que podrien haver afavorit la dispersió de diverses espècies, incloent els hominins. No obstant això, malgrat aquesta ocupació diacrònica de l'àrea del Magrib, existeixen molt poques dades sobre el context ecològic en què van ocórrer aquestes diferents ocupacions. Per a aquesta tesi, s'han seleccionat diversos jaciments arqueològics i paleontològics marroquins datats en el límit Plio-Pleistocè (Guefaït-4.2 i Ahl al Oughlam) i en el Pleistocè Mitjà inicial (Oued Rabt, Grotte à Hominidés i Grotte des Rhinocéros), localitzats, d'una banda, a la costa atlàntica de l'actual ciutat de Casablanca (oest de Marroc), i d'altra banda, a la depressió magrebina de l'Intra-Atlas a la conca d'Aïn Beni Mathar – Guefaït (est del Marroc). L'objectiu d'aquest treball és reconstruir el paisatge d'aquests jaciments, i els seus voltants, i caracteritzar la dieta dels mamífers. Per a això, s'han utilitzat diferents mètodes amb diferents resolucions temporals: microdesgast dental (superfícies bucal i oclusal), mesodesgast dental, anàlisi dels isòtops de carboni i oxigen en l'esmalt dental de la fauna (anàlisi bulk i seqüencial de la corona), i finalment, l’anàlisi isotòpic de carboni de les cadenes de n-alcans trobats a la cera de les plantes recuperades dels sediments. En general, els resultats indiquen un ambient predominantment àrid tant en els jaciments del límit Plio-Pleistocè com en els del Pleistocè Mitjà inicial. A la costa atlàntica, no s'observen canvis ambientals entre 2,5, 0,77, 0,7 i 0,5 milions d'anys, amb una predominança d'espais oberts dominats per prats i matollar C3, i una cobertura vegetal general molt escassa. El tipus de paisatge i clima és similar independentment de si hi ha presència d'hominins o no. A l'est de Marroc, durant el Plio-Pleistocè, el paisatge definit és molt més divers, incloent boscos, zones humides, matollar i prats tant C3 com C4.

El descubrimiento de yacimientos arqueológicos con presencia antrópica con dataciones del Pleistoceno Inferior hasta el Pleistoceno Medio ha otorgado al Norte de África, especialmente a Marruecos y Argelia, un papel significativo en la evolución humana, integrando este territorio en los grandes discursos sobre la evolución de los primeros homininos junto al este y sud del continente. A la vez, un mejor entendimiento de las dinámicas de los eventos de reverdecimiento del Sahara ha permitido identificar múltiples episodios húmedos que podrían haber favorecido la dispersión de diversidad de especies, entre ellas los homininos. Sin embargo, a pesar de esta evidente ocupación diacrónica del área del Magreb, se conoce muy poco sobre el contexto ecológico en el que ocurrieron estás diferentes ocupaciones. Para esta tesis, se han seleccionado varios yacimientos arqueológicos y paleontológicos marroquíes datados en el límite Plio-Pleistoceno (Guefaït-4.2 y Ahl al Oughlam) y en el Pleistoceno Medio inicial (Oued Rabt, Grotte à Hominidés y Grotte des Rhinocéros), localizados, por un lado, en la costa Atlántica de la actual ciudad de Casablanca (oeste de marruecos), y por otro, en la depresión magrebí del Intra-Atlas en la cuenca de Aïn Beni Mathar – Guefaït (este de marruecos). El objetivo de este trabajo es reconstruir el paisaje de dichos enclaves y sus alrededores y caracterizar la dieta de los mamíferos. Para ello hemos empleado el uso de diferentes métodos con distintas resoluciones temporales: el microdesgaste dental (superficies bucal y oclusal), el mesodesgaste dental, el análisis de los isótopos de carbono y oxígeno en el esmalte dental de la fauna (bulk y análisis secuencial de la corona), y finalmente el análisis isotópico de carbono de las cadenas de n-alcanos encontrados en la cera de las plantas recuperadas de los sedimentos. En general, los resultados indican un ambiente predominantemente árido tanto en los yacimientos del límite Plio-Pleistoceno como los del Pleistoceno Medio inicial. En la costa atlántica los datos muestran un patrón ambiental muy similar entre 2,5, 0,77, 0.7 y 0,5 millones de años, con una predominancia de espacios abiertos dominados por pastizales y matorrales C3, y una cobertura vegetal muy escasa.

The discovery of archaeological sites with hominin presence dated to the Early Pleistocene to the Middle Pleistocene has conferred a significant role to North Africa, especially Morocco and Algeria, integrating this territory into the global discussions of human evolution alongside eastern and southern Africa. A better understanding of the dynamics of the Green Sahara Events has allowed the identification of multiple humid episodes that could have favoured the dispersal of various species, including hominins. However, despite this diachronic occupation of the Maghreb area, there is limited knowledge about the ecological context in which these different occupations occurred. For this thesis, various archaeological and palaeontological sites in Morocco dated to the Plio-Pleistocene transition (Guefaït-4.2 and Ahl al Oughlam) and to the early Middle Pleistocene (Oued Rabt, Grotte à Hominidés, and Grotte des Rhinocéros) have been selected, located, on the one hand, on the Atlantic coast of the present-day city of Casablanca (western Morocco), and the other hand, in the Maghreb depression of the Intra-Atlas in the Aïn Beni Mathar – Guefaït basin (eastern Morocco). This work aims to reconstruct the landscape of these sites and their surroundings and to characterise the diet of the large vertebrates. To achieve this, different methods with different temporal resolutions have been used: dental microwear (buccal and occlusal surfaces), dental mesowear, analysis of carbon and oxygen isotopes in the dental enamel of mammals (bulk and sequential analysis of the crown), and finally, isotopic analysis of carbon of n-alkane chains found in plant waxes recovered from sediments. Overall, the results indicate a predominantly arid environment in both the Plio-Pleistocene transition sites and those of the early Middle Pleistocene. On the Atlantic coast, the data show a similar pattern between 2.5, 0.77, 0.7 and 0.5 million years, with a predominance of open spaces dominated by C3 grasslands and shrubs, where forested environments might be very residual. The type of landscape and climate are similar regardless of whether hominins are present. In eastern Morocco, during the Plio-Pleistocene, the defined landscape is much more diverse, including forests, wetlands, shrubs, and C3 and C4 grasslands.