Since the mid 19th century, the biogeography of island South-East Asia has been the subject of much study. Early researchers explained many of the species distribution patterns by the rise and fall of sea levels and land. This and the work of other researchers culminated in a theory that emphasized the role of Pleistocene sea level low stands in species evolution. With the advent of newly developed molecular techniques, however, it became clear that many species divergence events had taken place before the Pleistocene and a biogeographical theory focusing on Pleistocene sea level changes was inadequate. In this research, I have developed a new biogeographic model that explains present-day distribution patterns and evolutionary relationships between species. I use this new model to explain 10 ‘mammalian riddles’, i.e. evolutionary or distribution patterns in selected mammal species groups that could not be explained with the existing theories. I developed the new model by analyzing the geological literature for this region, and by mapping palaeogeographical and palaeoenvironmental changes for the last 20 million years. In addition I compiled information on the palaeontological record for the region and on divergence times between taxa using a molecular clock assumption. These phylogenetic data were compared with the palaeomaps to assess whether particular divergence events could be correlated with certain palaeogeographical or palaeoenvironmental changes. The combination of these two information sources has resulted in a much-improved understanding of mammalian evolution in island SE Asia. Using this model it is now possible to relate important palaeoenvironmental events, such as the Late Miocene cooling, an Early–Middle Pliocene highstand, or the emergence and submergence of a land bridge between the Malay Peninsula and Java to evolutionary changes in species. I test the accuracy of the new model by analysing the relationships within several mammal groups using craniometric and molecular analysis. The observed relationships and deduced timing of divergence between taxa could in many cases be explained by the model, which indicates that it is relatively accurate. In addition, with the new model I have been able to find solutions to most mammalian riddles, although these results require further testing. Overall, I therefore believe I have made a significant contribution to the biogeographical understanding of island SE Asia.

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Die vorliegende Arbeit soll dazu beitragen, Unstimmigkeiten in den Verwandtschaftsverhältnissen innerhalb der Papionini, einem Stamm innerhalb der Altweltaffen (Cercopithecidae), zu klären. Die Papionini, die zusammen mit den Cercopithecini die Unterfamilie der Cercopithecinae bilden, beinhalten sieben Gattungen (Macaca, Cercocebus, Mandrillus, Lophocebus, Papio, Theropithecus, Rungwecebus) und 45 Arten. Sechs der sieben Gattungen kommen heute hauptsächlich in Afrika vor. Eine Ausnahme ist die Gattung Papio, die mit einer Art (P. hamadryas) auch in Südwest-Arabien vorkommt. Im Gegensatz zu den sechs hauptsächlich afrikanischen Gattungen hat die siebte Gattung (Macaca) nur ein kleines Verbreitungsgebiet im Norden Afrikas und kommt sonst hauptsächlich in Asien vor. Fossilfunde belegen allerdings, dass während des Plio- und Pleistozäns die Gattungen Macaca und Theropithecus auch in Europa vorkamen. Von der Gattung Theropithecus, die heute ausschließlich in Afrika beheimatet ist, wurden zudem auch Fossilien aus dem Pliozän im Norden Indiens gefunden. Die Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb der Papionini wurden bisher mit Hilfe morphologischer und genetischer Merkmale untersucht, allerdings waren die Ergebnisse nicht immer übereinstimmend und es gibt immer noch viele Unklarheiten. Zum einen ist nicht eindeutig geklärt, wie die Gattungen Papio, Lophocebus und Theropithecus zu einander in Beziehung stehen. Zum anderen ist auch unklar, wie die einzelnen Pavianarten innerhalb der Gattung Papio mit einander verwandt sind. Außerdem sind auch die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen und innerhalb der Artgruppen der Makaken nicht eindeutig geklärt. Um mehr Klarheit in die Evolution der Papionini zu bringen, habe ich im Rahmen dieser Arbeit drei Studien durchgeführt (Kapitel 2-4). Ziel dabei war es, Verwandtschaftsbeziehungen auf unterschiedlichen taxonomischen Ebenen (zwischen und innerhalb von Gattungen, sowie innerhalb einer Art) zu untersuchen. Dazu wurden komplette mitochondriale Genome von Vertretern der Papionini sequenziert und damit Phylogenien und Aufspaltungszeiten berechnet. Die Ergebnisse meiner Arbeit zeigen unter anderem drei Hauptkladen innerhalb der Papionini (Kapitel 2): 1) Papio, Theropithecus, Lophocebus; 2) Mandrillus, Cercocebus; 3) Macaca, wobei Macaca in der mitochondrialen Phylogenie näher mit Mandrillus und Cercocebus verwandt zu seien scheint und nicht wie erwartet, als Schwestergruppe der afrikanischen Papionini abgebildet wird; ein Ergebnis, das im Widerspruch zu nukleären und morphologischen Studien steht. Meine Arbeit zeigt auch, dass komplette mitochondriale Genome in manchen Fällen nicht ausreichen, um phylogenetische Beziehungen vollständig zu rekonstruieren. So bleibt weiterhin unklar wie die Gattungen Papio, Theropithecus und Lophocebus zueinander stehen (Kapitel 2). Außerdem zeigen die Ergebnisse Paraphylien für Mandrillus und Cercocebus (Kapitel 2), sowie innerhalb der Paviane (Kapitel 3). Die Paviane werden dabei gemäß ihrer geographischen Verbreitung und nicht nach ihrer taxonomischen Zugehörigkeit abgebildet, wodurch die meisten Pavian-Arten paraphyletisch sind. Der Grund für diese Baumtopologie ist sehr wahrscheinlich sekundärer Genfluss zwischen parapatrisch vorkommenden Pavian-Arten. In der dritten Studie (Kapitel 4), in der innerartliche Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb einer südostasiatischen Makaken-Artgruppe (Macaca fascicularis) untersucht wurden, zeigt sich eine klare Unterteilung in eine kontinentale und eine insulare Klade. Sowohl die kontinentale, als auch die insulare Linie sind auf Sumatra zu finden, was für einen sekundären genetischen Austausch zwischen beiden Populationen spricht. Generell kann man sagen, dass komplette mitochondriale Genome robuste Phylogenien mit hoher statistischer Unterstützung ergeben, die eine gute Grundlage für künftige vergleichende Studien bilden. Die berechneten Aufspaltungszeiten stimmen weitestgehend mit vorherigen Studien überein, wobei sich die ermittelten Konfidenzintervalle verkleinert haben. Allerdings zeigt die Arbeit auch, dass Phylogenien basierend auf mitochondrialen Genomen keine hohe Auflösung erzielen wenn sich Taxa innerhalb kurzer Zeit voneinander trennten. Die hier gezeigten Paraphylien und die abweichenden Ergebnisse zu nukleären Studien wurden höchstwahrscheinlich durch sekundären genetischen Austausch hervorgerufen. Um Verwandtschaftsverhältnisse möglichst exakt rekonstruieren zu können, müssen neben der maternal-vererbten, mitochondrialen Linie noch paternal- und biparentalvererbte Merkmale in Betracht gezogen werden. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass ein bestimmter molekularer Marker immer nur eine mögliche Phylogenie von vielen wiedergibt.

En défléchissant la Terre, la topographie dynamique module l'extension des zones inondées dans les régions où l'altitude est proche du niveau marin. Ce phénomène contribue ainsi à modifier la paléogéographie à grande échelle et ont un impact sur les sphères externes (atmo-, hydro- et bio-sphère) en altérant notamment les circulations atmosphériques et océaniques. Ces travaux de thèse, qui s’appuient sur une approche interdisciplinaire, illustrent la chaîne de connections entre dynamique mantellique et climat à travers l'étude de l'évolution Quaternaire du Continent Maritime. Le caractère insulaire de la région et la présence de mers peu profondes comme la mer de Java, permettent des modifications rapides de la répartition terre-océan à grande échelle, et en font un cas idéal pour étudier les connections entre géodynamique et climat. D’autre part, la dynamique mantellique, excitée par les nombreuses subductions, y est très active et contribue à déformer la surface et la dynamique climatique régionale est étroitement associée à la géographie particulière de l’archipel Indonésien.Les changements paléogéographiques sont d'abord révélés par la cartographie des morphologies côtières. Celle-ci souligne la répartition contrastée de la déformation Quaternaire en soulignant le soulèvement général de la région centrale (Wallacea), alors que les deux plateformes continentales localisées à l'Ouest et au Sud-Est subsident. L'utilisation combinée des observations et de la modélisation de la croissance des récifs coralliens est utilisée afin de quantifier la vitesse verticale de déformation. Notre méthode est basée sur la comparaison entre la morphologie des récifs observés sur la plateforme de la Sonde, à l'ouest de l'Asie du Sud-Est, et les morphologies récifales issues des simulations numériques et permet une quantification inédite de la vitesse de subsidence de la plateforme. Les résultats suggèrent que la Sonde était émergée de manière permanente avant 400 000 ans, formant une masse continentale entre les îles de l'Ouest Indonésien et le continent asiatique. Les causes de ces changements paléogéographiques sont appréhendées à l'aide de la modélisation mécanique de la géodynamique. Un modèle numérique en trois dimensions d'une zone de subduction a été utilisé afin de d'explorer les causes dynamiques de la déformation. L'analyse des simulations permet de décrire l'évolution spatio-temporelle de la déformation à l'aplomb d'une zone de subduction, lors d'une perturbation provoquée par l'arrivée dans la fosse d'un bloc continental ou d'un plateau océanique, un cas simplifié similaire à l'Asie du Sud-Est. Les résultats montrent que lors d'un épisode de collision, l'initiation d'une déchirure dans la plaque en subduction générée par l'entrée dans la fosse de matériel peu dense entraîne une modification de l'écoulement mantellique. Cette modification provoque un épisode de subsidence dynamique qui fait suite à un épisode de surrection provoquée par la collision. Les vitesses de déformations calculées ont un ordre de grandeur comparable aux vitesses de déformations enregistrées et modélisées à l'échelle régionale. Les conséquences des changements paléogéographiques sont appréhendées à l'aide d'un modèle du climat IPSL-CM5A2. Les résultats montrent que la présence d'une plateforme de la Sonde émergée provoque une augmentation saisonnière des précipitations sur le Continent Maritime. Cette augmentation est engendrée par une intensification de la convergence à l'échelle régionale contrôlée par le chauffage radiatif des surfaces continentales exposées. L'exposition de la plateforme de la Sonde engendre également une modification du transport dans le détroit de Makassar avec un impact local sur la salinité et les températures de surface de l'océan. Nos analyses montrent par ailleurs que l'augmentation de la saisonnalité des précipitations est indépendante de la paramétrisation de la convection et des nuages dans le modèle. / Dynamic topography modulates the extension of inundated areas, at places where elevation is near sea level, by deflecting the surface of the Earth. This phenomenon produces large-scale paleogeography changes, which in turn modify external spheres (atmo-, hydro- and biosphere) by subsequent alteration of atmospheric and oceanic circulations and biodiversity. This inter-disciplinary work illustrates the connection string between Earth mantle dynamics and climate through the study of Quaternary evolution of South East Asia. The insularity of the region and the presence of low bathymetry seas, as the Java sea, enable fast and efficient modifications of land-sea mask and make it an ideal case for studying the connection between geodynamics and climate. Mantle flow, excited by the numerous subduction zones, is vigorously stirred and contributes to surface deformation. In this region, climate dynamics is also tightly related to the peculiar geography of the Indonesian archipelago. Paleogeographic changes are first revealed by coastal morphologies. They show the contrasted pattern of large-scale Quaternary deformation that underlines general uplift within the central-eastern part of the region, namely Wallacea, whereas the continental shelves, to the West and Southeast, are more likely subsiding. The combination of field observations with numerical modeling of coral reef growth is used to quantify vertical deformation. Our method is based on reef morphology (terrace number, depth, modern reef length) that we observed on the Sunda shelf (Western South East Asia) and reef morphologies obtained by numerical modeling, and enable an original quantification of subsidence rates of the platform. The results imply that Sundaland region was entirely and permanently emerged before 400 000 yr and formed at this time a unique continental mass between West Indonesian islands and continental Asia. The causes of paleogeographic changes are explored using modeling of regional geodynamics. A three-dimension subduction numerical model was devised to simulate the dynamical origin of deformation. This model analysis enables us to describe the spatio-temporal evolution of the deformation above a subduction zone in case of perturbation induced by the arrival at the trench of a continental block or oceanic plateau, a simplified case that is similar to SE Asia. Our results show that during a collisional episode, slab tearing generated by the arrival of light material unable to subduct is responsible for changes in mantle convection. Those changes are responsible for dynamic subsidence that followed an uplift event related to the first stages of collision. Inferred deformation rates have an range of magnitude similar to both measured and modeled rates at regional scale. The consequences of paleogeographic changes are studied using general circulation model simulations. Results show that the presence of an emerged Sunda shelf leads to a seasonal increase in precipitation over the Maritime Continent. This increase is related to seasonal increase in large-scale convergence induced by thermal heating of exposed land surfaces, a situation that, as we show, occurred before 400 ka. Sunda shelf exposure is also responsible for changes in horizontal water transport within the Makassar strait that modify sea surface salinities and temperatures at local scale. Our analysis further shows that increased precipitation seasonality is independent on model convection and cloud parameterization

Les bassins sédimentaires se développent souvent le long des zones internes d'anciennes chaînes orogéniques. Nous considérons dans ce projet la Péninsule Malaise (Marge Ouest de la Sonde) comme un haut crustal séparant deux régions de croûte continentale étirée ; les bassins d'Andaman/Malacca du côté occidental et les bassins thaïlandais/malais à l'est. Plusieurs stades de rifting ont été documentés grâce à une intense exploration géophysique régionale. Cependant, la corrélation entre les bassins riftés en mer et le noyau continental terrestre est mal connue. Dans ce mémoire, nous explorons par la cartographie, de missions de terrain et les données sismiques, comment ces structures réactivent des hétérogénéités mésozoïques crustales préexistantes. Le noyau continental semble être relativement peu déformé après l'orogénèse triasique Indosinienne. L’épais méga-horst crustal est bordé par des zones de cisaillement complexes (zones de failles de Ranong, Klong Marui et du Batholithe du Main Range) initiées au Crétacé Supérieur/Paléogène inférieur lors d’une déformation transpressive d’échelle crustale et plus tard réactivées à la fin du Paléogène. L'extension est localisée sur les bords de cette épine dorsale crustale le long d'une bande où la précédente déformation crétacée supérieure est bien exprimée. À l'ouest, le plateau continental est aminci en trois étapes principales qui correspondent à des blocs basculés d’échelle crustale bordés par de larges failles contre-régionales profondément enracinées (Bassin de Mergui). À l'est, des systèmes de rifts prononcés sont également présents, avec de grands blocs basculés (les bassins western Thai, de Songkhla et de Chumphon) qui pourraient représenter de grands boudins de croûte. Dans le domaine central, l'extension est limitée à de demi-grabens étroits isolés de direction N-S développés sur une croûte continentale épaisse, et contrôlés par failles normales pelliculaires, qui se développent souvent au contact entre les granitoïdes et l’encaissant. Les bords extérieurs des régions affectées par le boudinage crustal délimitent le bassin d'Andaman plus grand et profond à l'ouest et les bassins Malais et de Pattani à l'est. À une échelle régionale, les bassins riftés ressemblent à des structures en-échelon N-S le long de grandes bandes de cisaillement de NW-SE. Le rifting est accommodé par de larges failles normales à faible pendage (LANF : Low Angle Normal Faults) réactivant les morpho-structures de la croûte telles que de larges plis et batholithes mésozoïques. Les bassins profonds d'Andaman, Malais et de Pattani semblent situés sur une croûte à rhéologie plus faible qui pourrait être héritée des blocs continentaux dérivés du Gondwana (Birmanie, Sibumasu, et Indochine). L'ensemble des long bassins étroits au coeur de la région (bassins de Khien SA, de Krabi, et du Malacca) apparaissent avoir souffert de relativement peu d'extension. Ce travail montre que le cœur de l’orogène Crétacé supérieure est faiblement réactivé avec seulement quelques traces d’un étirement précoce par rapport aux bords qui sont sujets à un amincissement crustal en larges blocs basculés. A mesure que la déformation augmente, le rifting migre et se localise vers les zones externes et sa géométrie apparait plus « molle » suggérant un mécanisme influencé par la thermique. La coexistence de ces deux géométries au sein d’un même cycle de rifting fait de la marge Ouest de la sonde un cas d’étude édifiant. / Sedimentary basins often develop above internal zones of former orogenic belts. We hereafter consider the Malay Peninsula (Western Sunda) as a crustal high separating two regions of stretched continental crust; the Andaman/Malacca basins in the western side and the Thai/Malay basins in the east. Several stages of rifting have been documented thanks to extensive geophysical exploration. However, little is known on the correlation between offshore rifted basins and the onshore continental core. In this paper, we explore through mapping and seismic data, how these structures reactivate pre-existing Mesozoic basement heterogeneities. The continental core appears to be relatively undeformed after the Triassic Indosinian orogeny. The thick crustal mega-horst is bounded by complex shear zones (Ranong, Klong Marui and Main Range Batholith Fault Zones) inititiated during the Late Cretaceous/Early Paleogene during a thick-skin transpressional deformation and later reactivated in the Late Paleogene. The extension is localized on the sides of this crustal backbone along a strip where earlier Late Cretaceous deformation is well expressed. To the west, the continental shelf is underlain by three major crustal steps which correspond to wide crustal-scale tilted blocks bounded by deep rooted counter regional normal faults (Mergui Basin). To the east, some pronounced rift systems are also present, with large tilted blocks (Western Thai, Songkhla and Chumphon basins) which may reflect large crustal boudins. In the central domain, the extension is limited to isolated narrow N-S half grabens developed on a thick continental crust, controlled by shallow rooted normal faults, which develop often at the contact between granitoids and the host-rocks. The outer limits of the areas affected by the crustal boudinage mark the boundary toward the large and deeper Andaman basin in the west and the Malay and Pattani basins in the east. At a regional scale, the rifted basins resemble N-S en-echelon structures along large NW-SE shear bands. The rifting is accommodated by large low angle normal faults (LANF) running along crustal morphostructures such as broad folds and Mesozoic batholiths. The deep Andaman, Malay and Pattani basins seem to sit on weaker crust inherited from Gondwana-derived continental blocks (Burma, Sibumasu, and Indochina). The set of narrow elongated basins in the core of the Region (Khien Sa, Krabi, and Malacca basins) suffered from a relatively lesser extension. This work shows that the core of the late Cretaceous Orogeny is weakly reactivated during the subsequent rifting with only few evidences of stretching whereas its sides are thinned with large tilted blocks. The rifting migrates and localizes on the external regions and its geometry appears more ductile suggesting the influence of a thermal activity in the process. The coexistence of both geometries in a single rifting cycle makes the western margin of Sundaland an enlightening example.