Paleoenvironmental reconstruction of the Asbole fauna (Busidima Formation, Afar, Ethiopia) using stable isotopes

The Middle Pleistocene environmental and climatic conditions at Asbole, lower Awash Valley, Ethiopia were reconstructed using stable carbon and oxygen isotopic composition (13C, 18O) of fossil tooth enamel coupled with faunal abundance data. We analyzed the isotopic composition of a total of 80 herbivorous tooth enamel samples from 15 mammalian taxa, which archive the dietary preferences and drinking behavior from the “Asbole faunal zone”. The carbon isotopic data signify a wide range of foraging strategies, across the entire spectrum of pure C4 to C4-dominated diet, mixed C3/C4 diet and C3-dominated diet. The oxygen isotopic enrichment between evaporation sensitive and insensitive taxa (ɛES-EI) is 3.7‰ which provides an estimate of the mean annual water deficit of the Middle Pleistocene at Asbole of 1470 mm, a value characteristic of modern arid landscapes in this part of the Awash Valley. The isotopic data coupled with faunal abundance data indicate an arid C4-dominated open-vegetated region, with an abundance of forest-dwelling primates that identify the presence of gallery forests flanking tributary streams to the paleo-Awash River. Thus, with these combined methodologies, it is possible to explicate a more detailed character of the “mosaic” of environments characteristic of Neogene savanna ecosystems. These findings, clearly indicate the importance of avoiding oversimplification of Pleistocene environmental reconstructions, based on single proxies at isolated localities.

RésuméLes conditions environnementales et climatiques du Pléistocène moyen à Asbole, dans la basse vallée de l’Awash (Éthiopie), ont été reconstituées en utilisant les compositions isotopiques du carbone (13C) et de l’oxygène (18O) de l’émail dentaire fossile, combinées avec des données de proportions fauniques. Nous avons analysé l’abondance isotopique des 80 prélèvements d’émail dentaire provenant de 15 taxons des mammifères, qui archivent les préférences alimentaires et les comportements de boisson de la « zone faunique d’Asbole ». Les données isotopiques du carbone indiquent des stratégies d’approvisionnement variées, à travers tous les régimes entre C4 pur et C3-dominé. L’enrichissement isotopique en 18O entre les taxons « sensibles à l’évaporation » et les taxons « insensibles à l’évaporation » (ɛES-EI) est de 3,7‰, fournissant une évaluation du déficit annuel de l’eau durant le Pléistocène moyen à Asbole de 1470 mm, une valeur caractéristique des paysages arides modernes dans cette partie de la vallée de l’Awash. Les données isotopiques combinées avec celles d’abondance faunique témoignent d’une région ouverte et aride, dominée par une végétation en C4, avec une abondance de colobes qui montrent la présence des forêts galeries flanquant des fleuves tributaires du paleo-Awash. Ainsi, avec ces approches combinées, il a été possible de préciser les caractéristiques de la « mosaïque » d’environnements et d’écosystèmes néogènes de la savane à Asbole. Nos résultats indiquent clairement d’éviter, lors de reconstructions d’environnements pléistocènes, les simplifications excessives basées sur l’utilisation de proxys uniques et de localités isolées.