NYHET Stora asteroider eller kometer som träffar jorden, massiva vulkanutbrott och andra enstaka, dödliga händelser är vanligtvis i fokus för forskare som vill rekonstruera tidigare massutdöenden på jorden. I en ny studie avslöjar forskare från Umeå universitet och University of Florida, USA, i stället en ny större övergång mellan tidigare marina faunor som inte kan förklaras av en enstaka katastrofhändelse.
Inte alla större faunaövergångar genom årmiljonerna är relaterade till plötsliga globala störningar som utlöst massutdöende, visar en studie vid Umeå universitet och University of Florida, USA.
BildPxhere– Vi fann att gradvisa ekologiska förändringar under den mesozoiska marina revolutionen, som förändringar i födovävsdynamik och ökad predation, kunde förklara en övergång som, även om den var mindre abrupt, var jämförbar i storlek med övergången mellan de geologiska perioderna perm och trias som sattes i gång av jordens allvarligaste massutdöende för 252 miljoner år sedan, säger Alexis Rojas, postdoktor vid Integrated Science Lab, Umeå universitet, och huvudförfattare till studien som publicerats i Nature Communications Biology.
Moderna tekniker för datering av stenar gör att vi kan rekonstruera jordens historia och kartlägga de förändringar som ägt rum under stora ekologiska kriser. Tack vare denna detaljerade dagbok över livets utveckling vet vi alltmer om hur globala störningar kan relateras till massutrotning och livets efterföljande återhämtning.
Till exempel anser forskare att ett stort asteroidnedslag i Mexiko är den troliga orsaken till plötsligt utdöende av landlevande dinosaurier för 66 miljoner år sedan. Forskare har fortsatt att fokusera på liknande dramatiska händelser som förklaringar till stora skiften av vilka grupper av arter som dominerat livet på vår planet. Samtidigt finns det en oro över nuvarande befolkningsminskningar och utdöenden, kallat ”det sjätte massutdöendet”.
Genom att undersöka enstaka stora händelser noggrant kanske vi missar en mer nyanserad historia, resonerar forskarna bakom den nu aktuella studien. De tittade i stället på hela det marina livets historia under de senaste 500 miljoner åren och undersökte på nytt den rådande hypotesen att det har funnits tre distinkta faunor som var och en har präglat våra hav vid olika tidpunkter. Varje större fauna dominerades av olika djurgrupper, till exempel trilobiter under kambrium eller armfotingar under paleozoiken.
Alexis Rojas, postdoktor vid Integrated Science Lab och Institutionen för fysik.
BildGabrielle Beans Picón– Vilka är de viktigaste övergångarna i fauna som har inträffat under de senaste 500 miljoner åren? Är dessa övergångar förknippade med plötsliga globala störningar som utlöste massutdöenden? Det var frågor vi försökte svara på, förklarar Alexis Rojas.
Författarna granskade de tre stora evolutionära faunorna med hjälp av egenutvecklade metoder baserade på nätverksteori för att skapa en bättre representation av fossilregistret.
– Genom att arbeta på gränsen mellan paleobiologi och nätverksvetenskap skapade vi den första nätverksrepresentationen som tar hänsyn till tidsmässiga förhållanden i sedimentet. Det är en representation som behandlar geologiska stadier i tidsskalan såsom lager i ett flerlagersnätverk. Det vi byggde är ett abstrakt fossilt register som ger ett unikt perspektiv på hur det marina livet var organiserat, förklarar Alexis Rojas.
Med denna abstraherade framställning av marina fossil tecknade forskarna en bättre beskrivning av utvecklingen av jordens dominerande havsfaunor över tid. De kunde visa på fyra tydliga marina faunor. Tre av dessa förändrade sin dominans genom de etablerade, snabba och dramatiska övergångar som tidigare identifierats. Övergången mellan den tredje och fjärde faunan bjöd dock på en överraskning: en mer gradvis förändring av arter som slutfördes i mitten av kritaperioden, för 129 miljoner år sedan.
En beskrivning av den marina faunans utveckling.
BildAlexis Rojas– Vi lärde oss att inte alla större faunaövergångar är relaterade till plötsliga globala störningar som utlöst massutdöende, säger Alexis Rojas. Vi visste att gradvisa förändringar i marina ekosystem under mesozoikum och genom mitten av krita hade inträffat. Men ändå ansågs en massutrotningshändelse i slutet av perm för 252 miljoner år sedan markera expansionen av den moderna evolutionära faunan. Våra resultat tyder på att gradvisa ekologiska förändringar, känd som den mesozoiska marina revolutionen, utlöste den moderna evolutionära faunans dominans under mitten av krita, vilket innebär att moderna bentiska djur framträdde mycket senare än vad som tidigare föreslagits.
Denna forskning stöder uppfattningen att långsiktiga ekologiska förändringar, på liknande sätt som stora effekter från asteroider eller kometer och massiva vulkanutbrott, har spelat en viktig roll i den stora organisationen av marint liv under de senaste 500 miljoner åren.
Denna forskning belyser också effekterna och utmaningarna som tvärvetenskapligt arbete kan medföra, påpekar Alexis Rojas. Om du zoomar in på de observerade faunorna i deras abstrakta fossilregister kan du, tack vare den flerskaliga vyn, se hur marina djur är organiserade.
– Med denna studie erbjuder vi en unik ram för att studera naturliga processer som sker i olika tidsmässiga och rumsliga skalor samtidigt, säger han.
Alexis Rojas erkänner att det är utmanande att arbeta över ämnesgränser som paleobiologi och nätverksvetenskap.
– Särskilt när dessa discipliner utvecklas så snabbt i sina egna riktningar! Vårt arbete är ett steg framåt för att överbrygga båda disciplinerna genom att införa moderna idéer från nätverksvetenskap i paleobiologi och viktiga makroevolutionära frågor i nätverksvetenskap, säger han.
Om studien
Alexis Rojas, Joaquin Calatayud, Michal Kowalewski, Magnus Neuman och Martin Rosvall, A multiscale view of the Phanerozoic fossil record reveals the three major biotic transitions, Nature Communications Biology, DOI 10.1038 / s42003-021-01805-y.
För mer information, kontakta gärna:
Alexis Rojas, post doc, Institutionen för fysik och integrerad vetenskapslaboratorium, Umeå universitet
E-post: alexis.rojas-briceno@umu.se