Uitstervings- en opkomstpatronen veranderen na massale uitsterving

Wetenschappers van Stanford University hebben een verrassend patroon ontdekt van hoe het leven weer opduikt na een ramp. Het onderzoek is op 6 oktober gepubliceerd in Proceedings van de Royal Society B Het laat zien dat de gebruikelijke regels voor de evolutie van de lichaamsgrootte niet alleen veranderen tijdens massale uitstervingen, maar ook tijdens het daaropvolgende herstel.

sinds de jaren tachtig, evolutionaire biologen We hebben besproken of massale uitstervingen en daaropvolgende terugwinningen de selectiecriteria voor normale tijden intensiveren – of de reeks eigenschappen die groepen soorten kenmerken voor vernietiging fundamenteel veranderen. De nieuwe studie vond bewijs van de laatste in een uitgebreide analyse van zeefossielen van het grootste deel van de afgelopen een half miljard jaar.

De auteurs schreven over de vraag of en hoe de evolutionaire dynamiek verandert in de nasleep van de wereldwijde vernietiging en “diepgaande implicaties heeft, niet alleen voor het begrijpen van de oorsprong van de moderne biosfeer, maar ook voor het voorspellen van de gevolgen van de huidige biodiversiteitscrisis.”

“Eindelijk willen we kunnen kijken naar fossielenbestand “En gebruik ze om te voorspellen wat zal uitsterven en, nog belangrijker, wat zal terugkeren”, zegt hoofdauteur Pedro Monares, een postdoctoraal onderzoeker aan de Stanford School of Earth, Energy and Environmental Sciences (Stanford Earth). Als we goed kijken naar de 485 miljoen jaar van uitsterven en herstel in de oceanen van de wereld, lijkt er een patroon te zijn in wat terugkomt op basis van lichaamsgrootte In sommige groepen.

Kleiner opknappen?

Het onderzoek is gebaseerd op Recent onderzoek van Stanford wie heeft er naar hem gekeken lichaam maat en uitsterven Onder de gevaren zeedieren In groeperingen die bekend staan ​​als geslachten, is één classificatieniveau hoger dan soorten. Uit die studie bleek dat, gemiddeld genomen, kleinere geslachten net zo waarschijnlijk of waarschijnlijker zullen uitsterven als hun grotere verwanten.

Uit de nieuwe studie bleek dat dit patroon gold voor 10 klassen zeedieren gedurende lange perioden tussen massale uitstervingen. Maar massale uitstervingen schudden de regels op onvoorspelbare manieren, waarbij het risico op uitsterven groter wordt voor kleinere soorten in sommige groepen en het verlies van grotere in andere.

De resultaten laten zien dat kleinere geslachten in een klasse die bekend staat als crinoïden – soms ook wel zeelelies of fantasiemunten genoemd – meer kans hadden om te worden uitgeroeid tijdens massa uitsterving evenementen. Daarentegen werden geen waarneembare verschillen in grootte tussen slachtoffers en overlevenden aangetoond tijdens de ‘achtergrond’-periodes. Onder trilobieten, een variëteit die nauw verwant is aan moderne degenkrabben, nam de kans op uitsterven tijdens de achtergrondperiodes heel licht af met de lichaamsgrootte, maar nam ongeveer achtvoudig toe met elke verdubbeling van de lichaamslengte tijdens massale uitstervingen.

Toen ze verder keken dan de mariene rassen die stierven om te overwegen welke de eersten waren, ontdekten de auteurs een meer dramatische verschuiving in lichaamsgroottepatronen voor en na het uitsterven. Tijdens achtergrondtijden zijn nieuw ontwikkelde races meestal iets groter dan de voorgaande. Tijdens het herstel van een massale uitsterving keert het patroon om, en het komt vaker voor dat de oorspronkelijke bewoners in de meeste klassen jong zijn in vergelijking met de overlevende soorten die de catastrofe hebben overleefd.

Gastropoden geslachten waaronder slakken behoren tot de weinige uitzonderingen op dit kleinere reconstructiepatroon. Gastropod-geslachten die ontstonden tijdens herstelperiodes waren meestal groter dan de overlevenden van de vorige catastrofe. Bijna over de hele linie, schrijven de auteurs, “is de selectiviteit in lichaamsgrootte het meest uitgesproken, ongeacht de richting, tijdens massale uitstervingsgebeurtenissen en herstelperioden tijdens achtergrondtijden.”

Zie dit als een biosfeerversie van het kiezen van beginners en gidsen op basis van lengte en gewicht boven vaardigheid na het verliezen van een grote wedstrijd. Er zit misschien een logica in dit spelplan in de boog van evolutie. “Onze volgende uitdaging is om vast te stellen waarom veel makers van de massale uitsterving jong zijn”, zegt senior auteur Jonathan Payne, Dorle William Kirby Professor aan Stanford Earth.

Wetenschappers weten nog niet of deze oorzaken verband houden met mondiale milieuomstandigheden, zoals lagere zuurstofniveaus of hogere temperaturen, of factoren die verband houden met interacties tussen organismen en hun lokale omgeving, zoals voedselschaarste of roofdieren. Volgens Payne: “Het identificeren van de oorzaken van deze patronen kan ons niet alleen helpen te begrijpen hoe onze huidige wereld is ontstaan, maar ook om de evolutionaire langetermijnreactie op de huidige uitstervingscrisis te benadrukken.”

fossiele gegevens

Dit zijn de laatste in een reeks onderzoekspapers van de Payne Research Group die statistische analyses en computersimulaties gebruiken om de evolutionaire dynamiek te onthullen in gegevens over lichaamsgrootte uit mariene fossielen. In 2015 schakelde het team middelbare scholieren en studenten in om de lichaamsgrootte en grootte van duizenden mariene geslachten te helpen berekenen op basis van foto’s en illustraties. De resulterende dataset omvatte de meeste geslachten van fossiele ongewervelde dieren die de wetenschap kent en was minstens 10 keer groter dan enige eerdere reeks fossiele dierlijke lichaamsmaten.

De groep heeft de dataset sindsdien uitgebreid en op patronen gericht. Naast andere bevindingen ontdekten ze dat grotere lichaamsgrootte een van de grootste determinanten werd Gevaar van uitsterven Oceaandieren voor het eerst in de geschiedenis van het leven op aarde.

Voor de nieuwe studie gebruikten Monarrez, Payne en co-auteur Noel Heim van Tufts University lichaamsgroottegegevens uit mariene fossielen om de waarschijnlijkheid van uitsterven en evolutie te schatten als een functie van lichaamsgrootte gedurende het grootste deel van de afgelopen 485 miljoen jaar. Door lichaamsgroottegegevens te koppelen aan frequentiegegevens van het publiek paleobiologische database, waren in staat om 284.308 fossiele voorvallen van oceaandieren die behoren tot 10.203 geslachten te analyseren. “Deze dataset stelde ons in staat om in verschillende groepen dieren te documenteren hoe evolutionaire patronen veranderen wanneer massale uitstervingen plaatsvinden,” zei Payne.

toekomstig herstel

Andere paleontologen hebben opgemerkt dat kleinere dieren vaker voorkomen in het fossielenbestand na de massale uitsterving – ze noemen het vaak het ‘Lilliput-effect’, naar het koninkrijk van jonge mensen in Gullivers 18e-eeuwse roman van Jonathan Swift.

De bevindingen in de nieuwe studie suggereren dat dierfysiologie een plausibele verklaring biedt voor dit patroon. De auteurs vonden een klassiek contractiepatroon in de meeste klassen van zeedieren met lage activiteitsniveaus en een langzaam metabolisme. Soorten in deze groepen die zich voor het eerst ontwikkelden onmiddellijk na massale uitstervingen, hebben meestal kleinere lichamen dan die tijdens achtergrondperioden zijn ontstaan. Daarentegen, toen nieuwe soorten evolueerden tot groepen actievere zeedieren met een sneller metabolisme, hadden ze de neiging om grotere lichamen te hebben in de nasleep van uitsterven en kleinere lichamen in normale tijden.

De bevindingen benadrukken de massale uitsterving als een drama in twee werken. “Het uitstervende deel verandert de wereld niet alleen door te veel organismen of te veel soorten te verwijderen, maar door ze in verschillende selectieve patronen te verwijderen. Daarna is herstel niet gelijk aan iedereen die overleeft. Een nieuwe reeks vooroordelen introduceert, “zei Payne Herstelpatroon.’ ‘Alleen door deze twee te combineren, kun je echt de wereld begrijpen die we krijgen na vijf of tien miljoen jaar uitsterven.’