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Apatemyids (Mammalia, Apatotheria) from the middle Chadronian (late Eocene) of Sioux County, Nebraska

Matthew A. Tornow and Tafline C. Arbor

Plain Language Abstract

We provide detailed descriptions of dental specimens of a rare family of extinct mammals, the Apatemyidae, from the late Eocene of Nebraska. In addition to significantly increasing the known sample size of one apatemyid species, Sinclairella dakotensis, we allocate three teeth to a second genus, Apatemys, a genus previously unknown from Nebraska. We demonstrate that the genus Apatemys persists as a relict taxon in the Great Plains faunal province after its extinction in the Rocky Mountains basins. This persistence in the Great Plains is consistent with the distribution of other taxa that persist as relicts in the late Eocene of the Great Plains after their extinctions elsewhere.

Resumen en Español

Apatemyidae (Mammalia, Apatotheria) del Chadroniense medio (Eoceno tardío) del condado de Sioux, Nebraska

Los Apatemyidae constituyen una radiación única de mamíferos insectívoros conocidos del Paleógeno de Norteamérica, Europa y la India. Son componentes raros en las faunas donde se encuentran, y la escasez de ejemplares crea dificultades para la interpretación de la variación y para el establecimiento de una taxonomía válida. A pesar del desacuerdo con respecto al número de géneros y de especies, hay acuerdo en que existieron dos géneros secuenciales de Apatemyidae durante el Eoceno de Norteamérica. El género Apatemys aparece durante el Wasatchiense y persiste a través del Duchesniano, seguido por Sinclairella, que persiste desde el Duchesniano a través del Arikariano. Describimos aquí los especímenes de Apatemyidae recogidos en tres localidades en el condado de Sioux, Nebraska, durante las temporadas de campo de 2011-2016. Las tres localidades incluyen especímenes de Sinclairella dakotensis, casi duplicando el número de especímenes conocidos de Sinclairella de Nebraska. Además, una de estas localidades, la localidad de Whitehead Creek, incluye dos molares superiores de un segundo taxón de Apatemyidae que asignamos al género Apatemys. La reevaluación de la muestra de Apatemyidae de la localidad, temporal y geográficamente cercana, de Raben Ranch, sugiere que un m1, previamente asignado a Sinclairella, pertenece a la misma especie de Apatemys representada en Whitehead Creek. Cuando se toman en conjunto con un M2 único de los depósitos de edad Chadroniense de la Formación Cypress Hills, Saskatchewan, estos nuevos especímenes indican que al menos dos especies de Apatemys persisten en el Eoceno tardío de la Provincia Faunística de las Grandes Llanuras (Great Plains Faunal Province). Además, se suman a una creciente lista de taxones que persisten como relictos en el Chadroniense de las Grandes Llanuras después de su desaparición en otros lugares.

Palabras clave: Apatemyidae; Sinclairella; Apatemys; Chadroniense; Eoceno tardío; Nebraska

Traducción: Enrique Peñalver (Sociedad Española de Paleontología)

Résumé en Français

Des apatemyidés (Mammalia, Apatotheria) du Chadronien moyen (Éocène récent) du comté de Sioux, Nebraska

Les Apatemyidae représentent une radiation unique de mammifères insectivores connus dans le Paléogène d'Amérique du Nord, d'Europe, et d'Inde. Les apatemyidés sont des composantes rares des faunes où ils sont trouvés, et les tailles réduites des échantillons créent des difficultés pour interpréter la variation et établir une taxinomie rigoureuse. Malgré des désaccords sur le nombre de genres et d'espèces, il existe un consensus sur le fait que deux genres d'apatemyidés se succèdent chronologiquement pendant l'Éocène en Amérique du Nord. Le genre Apatemys apparait pendant le Wasatchien et persiste au cours du Duchesnien. Il est suivi du genre Sinclairella qui persiste du Duchesnien à l'Arikaréen. Dans cet article, nous décrivons des spécimens d'apatemyidés collectés dans trois sites du comté de Sioux, Nebraska, pendant les saisons de terrain de 2011 à 2016. Ces trois localités incluent des spécimens de S. dakotensis, permettant de presque doubler le nombre de spécimens de Sinclairella connus dans le Nebraska. De plus, une de ces localités, la localité de Whitehead Creek, inclut deux molaires supérieures d'un second taxon d'apatemyidé que nous attribuons au genre Apatemys. Une ré-évaluation de l'échantillon d'apatemyidés de la localité de Raben Ranch, proche temporellement et géographiquement, suggère qu'une m1 précédemment attribuée à Sinclairella appartient à la même espèce d'Apatemys que celle représentée à Whitehead Creek. Combinés avec une seule M2 provenant de dépôts chadroniens dans la formation des Cypress Hills, dans la Saskatchewan, ces nouveaux spécimens indiquent qu'au moins deux espèces d'Apatemys persistent jusqu'à l'Éocène récent dans la Province faunique des Grandes Plaines. De plus, ces spécimens s'ajoutent à une liste de taxons de plus en plus grande qui persistent dans le Chadronien des Grandes Plaines après leur extinction locale dans d'autres régions.

Mots-clés : Apatemyidae ; Sinclairella ; Apatemys ; Chadronien ; Éocène récent ; Nebraska

Translator: Antoine Souron

Deutsche Zusammenfassung

Apatemyiden (Mammalia, Apatotheria) aus dem mittleren Chadronium (spätes Eozän) von Sioux County, Nebraska

Apatemyidae sind eine einzigartige Radiation insektivorer Säugetiere aus dem Paläogen von Nordamerika, Europa und Indien. Apatemyiden sind seltene Komponenten der Faunen in denen sie gefunden werden und kleine Probenmengen erschweren die Interpretation von Variationen und eine vernünftige Taxonomie. Trotz Unstimmigkeiten bezüglich der Anzahl der Gattungen und Arten, besteht Einigkeit darüber, dass zwei Apatemyiden-Gattungen sequentiell während des Eozäns von Nordamerika existieren. Die Gattung Apatemys tritt während des Wasatchiums auf und besteht bis ins Duchesnium fort. Darauf folgt Sinclairella, die vom Duchesnium bis zum Arikareenium vorkommt. Hier beschreiben wir Apatemyiden-Stücke aus drei Fundstellen im Sioux County, Nebraska, gesammelt in den Grabungssaisons von 2011-2016. Alle drei Fundstellen beinhalten Stücke von Sinclairella dakotensis was die Anzahl der bekannten Stücke von Sinclairella aus Nebraska nahezu verdoppelt. Zusätzlich beinhaltet eine dieser Fundstellen, die Whitehead Creek Fundstelle, zwei obere Molaren eines zweiten Apatemyiden-Taxons, das wir der Gattung Apatemys zuordneten. Eine Re-Evaluation der Apatemyiden-Probe aus der zeitlich und geographisch naheliegenden Raben Ranch Fundstelle legt nahe, dass ein m1, der vorher Sinclairella zugeordnet worden war, zu derselben Art von Apatemys gehört, wie sie in Whitehead Creek repräsentiert ist. Eine Verbindung dieser neuen Stücke mit einem einzelnen M2 aus Ablagerungen der Cypress Hill Formation von Saskatchewan (Chadronium) zeigt an, dass zumindest zwei Arten von Apatemys bis ins späte Eozän der Great Plains Faunal Province existieren. Darüber hinaus ergänzen sie eine wachsende Liste von Taxa die als Relikte im Chadronium der Great Plains fortbestehen, nachdem sie anderorts ausgestorben sind.

Schlüsselwörter: Apatemyidae; Sinclairella; Apatemys; Chadronium; spätes Eozän; Nebraska

Translator: Eva Gebauer

Arabic

Translator: Ashraf M.T. Elewa

 

 

TABLE 1. Upper molar metrics (mm) for apatemyids (Apatemys and Sinclairella) from Sioux County, Nebraska. Sources: 1, this study; 2, Clemens (1964); and 3, Ostrander (1987). Abbreviations: L, maximum anterior-posterior length; W, maximum transverse width.

Specimen number Locality Species Tooth L W Source
UMPC 13937 Sand Creek S. dakotensis M1 4.1 3.69 1
UMPC 14860 Whitehead Creek S. dakotensis M1 3.68 3.43 1
RAM 381 “anthills” sec. 26 S. dakotensis M1 4.1 3.5 2
UMPC 14862 Sand Creek S. dakotensis M2 3.73 4.63 1
RAM 1674 “anthills” sec. 26 S. dakotensis M2 3.4 4.2 2
UMPC 14190 Whitehead Creek Apatemys sp. M2 2.8 3.3 1
UMPC 14863 Sand Creek S. dakotensis M3 3.51 4.89 1
UMPC 14864 Sand Creek S. dakotensis M3 2.74a 3.4a 1
UMPC 14191 Whitehead Creek Apatemys sp. M3 1.8 2.8 1

aApproximate measurement based on damaged specimen.

 

TABLE 2. Lower molar metrics (mm) for apatemyids (Apatemys and Sinclairella) from Sioux County, Nebraska. Sources: 1, this study; 2, Clemens (1964); 3, Ostrander (1987). Abbreviations: L, maximum anterior-posterior length; Tri W, maximum transverse width across the trigonid; Tal W, maximum transverse width across the talonid.

Specimen number Locality Species Tooth L Tri W Tal W Source
UMPC 14861 Orella Road S. dakotensis m1 3.48 1.88 2.24 1
UMPC 13938 Sand Creek S. dakotensis m1 3.44 1.79 2.07 1
UMPC 14270 Whitehead Creek S. dakotensis m1 3.45 1.57 2.08 1
RAM 1000 “anthills” sec. 26 S. dakotensis m1 3.5 * 2.2 2
SDSM 10241-a Raben Ranch S. dakotensis m1 3.51 2.01 2.4 3
SDSM 10241-b Raben Ranch S. dakotensis m1 3.61 1.96 2.36 3
SDSM 10242 Raben Ranch Apatemys sp. m1 2.62 1.54 1.72 3
UMPC 13601 Sand Creek S. dakotensis m2 3.26a 1.84a 1.98a 1
UMPC 13869 Sand Creek S. dakotensis m2 3.5 2.74 2.59 1
UMPC 14866 Whitehead Creek S. dakotensis m2 3.65 2.42 2.36 1
UMPC 14865 Whitehead Creek S. dakotensis m2 * 2.3 * 1
RAM 598 “anthills” sec. 26 S. dakotensis m2 3.8 * 2.6 2
RAM 1001 “anthills” sec. 26 S. dakotensis m2 3.6 * 2.6 2
RAM 1079 “anthills” sec. 26 S. dakotensis m2 4 * 2.8 2
RAM 3013 “anthills” sec. 26 S. dakotensis m2 3.6 * 2.8 2
SDSM 10243 Raben Ranch S. dakotensis m2 4.07 * 3.05 3
SDSM 10245 Raben Ranch S. dakotensis m3 6.16 2.82 2.62 3

*Measurement not available. Clemens (1964) provided only length and maximum width. aApproximate measurement based on damaged specimen.

 

 

FIGURE 1. Apatemyid localities in Sioux County, Nebraska. R: Raben Ranch locality of Ostrander (1980, 1987); A: Anthill locality of Hough and Alf (1956); T: Twin Buttes locality of Ostrander (1985); S: Sand Creek locality; O: Orella Road locality; W: Whitehead Creek locality.

 figure1

FIGURE 2. Apatemys specimens from the Whitehead Creek locality. 1, left M2 (UMPC 14190) and 2, left M3 (UMPC 14191). Teeth are shown in occlusal view. Scale is approximately 1 mm.

figure2 

FIGURE 3. Apatemyid first molars from Raben Ranch. 1 and 2, right m1s of Sinclairella dakotensis (SDSM 10241) and 3, right m1 of Apatemys sp. (SDSM 10242). Teeth are shown in occlusal view. Scale is approximately 1 mm.

 figure3

FIGURE 4. Plot of apatemyid M2 width x length. Circles indicate Sinclairella dakotensis specimens. Squares indicate Apatemys specimens. The open square indicates the Whitehead Creek specimen described in this study. Data for AMNH 56046 and YPM 15284 are from West and Atkins (1970). Data for (RSM) P2374.006 are from Meyer (2007). Sinclairella data come from Clemens (1964), Cavin and Samuels (2012), and this study.

 figure4

FIGURE 5. Plot of natural log width x length of M2, open symbols above diagonal, and m1, solid symbols below diagonal from different apatemyid species, the M2 from Whitehead Creek (UMPC 14190), and the m1 from Raben Ranch (SDSM 10242). Note the compatible size relationship between the specimens from the Chadronian of Sioux County, Nebraska (circles). Data are compiled from the following sources: Apatemys chardini (Gingerich, 1982; Ma, 1998), A. bellulus (Gazin, 1958; Ma, 1998), A. bellus (Gazin, 1958; West, 1973; Ma, 1998), Sinclairella dakotensis (Clemens, 1964; Ostrander, 1987; Cavin and Samuels, 2012; this study).

 figure5

FIGURE 6. Teeth of Sinclairella dakotensis from Sioux County, Nebraska. 1, right M1 (UMPC 14860); 2, right M3 (UMPC 14864); 3, left P4 (SDSM 10392); 4, left M1 (UMPC 13937); 5, left M2 (UMPC 14862); 6, right M3 (UMPC 14863) (reversed); 7, left p2 (SDSM 10244) (reversed); 8, right m1 (UMPC 14861); 9, left m2 (UMPC 14866) (reversed); 10, left m3 (SDSM 10245) (reversed); 11, right m1 (UMPC 13938) and 12, left m2 (UMPC 13869). Teeth are shown in occlusal view. Divisions in scale are approximately 1 mm.

figure6 

 

tornowMatthew A. Tornow. Department of Anthropology, Saint Cloud State University, 720 4th Avenue South, Saint Cloud, Minnesota 56301, USA. This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Matt Tornow earned his doctorate in Anthropology from Southern Illinois University, Carbondale in 2005. His dissertation research focused on the use of dental and postcranial data to reconstruct phylogenetic relationships within the Eocene primate family Omomyidae. He is currently a professor in the Department of Anthropology at Saint Cloud State University and a faculty affiliate with the Department of Anthropology at the University of Montana. His research interests include primate origins and the subsequent origins and evolution of major primate clades, theory and method in systematic biology, and primate adaptation – particularly as it is manifested in the skeleton. Currently, Matt is studying the paleoecology of relict populations of small mammals during the late Eocene and implications for understanding evolution, adaptation, and extinction, both past and present.

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arborTafline C. Arbor. Division of Biomedical Sciences, Marian University College of Osteopathic Medicine, 3200 Cold Spring Road, Indianapolis, Indiana 46222, USA. This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Tafline Arbor is an assistant professor of anatomy at Marian University College of Osteopathic Medicine. She has a BA from Wake Forest University and an MA from Southern Illinois University, Carbondale. She earned her PhD in Anthropology from Washington University in Saint Louis in 2010. Dr. Arbor's research focuses on evaluating primate functional adaptations and phylogenetic relationships on the basis of craniodental and postcranial morphology. Much of Dr. Arbor's research is grounded in primate comparative anatomic studies informing broad questions in primate evolution. Her current research explores small mammal populations in North America to better understand patterns of small mammal evolution and diversity during the Eocene-Oligocene transition. She has participated in international collaborative research and directed paleontological and paleoanthropological excavations in North America and Africa. Her research on fossil primates provides her with a valuable evolutionary and comparative anatomical approach to human clinical anatomy.