Dit is de tijd waarin de eerste bekende massa-extinctie op aarde plaatsvond

Een nieuwe studie door geologen van Virginia Tech heeft de oorzaak van de eerste bekende massale uitsterving van dieren opgespoord tot verminderde wereldwijde beschikbaarheid van zuurstof, resulterend in het verlies van de meeste bestaande dieren tegen het einde van de Ediacaran-periode, ongeveer 550 miljoen jaar geleden.

Het onderzoek onder leiding van Scott Evans, een postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Aardwetenschappen, onderdeel van het Virginia Tech College of Science, toont deze vroege massale uitsterving van ongeveer 80 procent van de dieren in deze periode aan. “Dit omvatte het verlies van veel verschillende diersoorten, maar het lijkt erop dat vooral degenen wiens lichaamsplannen en gedragingen aangeven dat ze afhankelijk zijn van grote hoeveelheden zuurstof, zijn getroffen,” zei Evans. “Dit suggereert dat het uitsterven onder ecologische controle stond, net als bij alle andere massale uitstervingen in het geologische record.”

Evans’ werk werd op 7 november gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, het peer-reviewed tijdschrift van de National Academy of Sciences. De studie was co-auteur van Shuhai Xiao, die ook een professor is bij de afdeling Aardwetenschappen, en verschillende onderzoekers onder leiding van Mary Drosser van de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen van de University of California Riverside, waar Evans master- en doctoraatstitels heeft.

“Veranderingen in het milieu, zoals opwarming van de aarde en zuurstofgebrek, kunnen leiden tot massale uitsterving van dieren en diepgaande verstoring en reorganisatie van het ecosysteem”, zegt Xiao, een geassocieerd lid van het Center for Global Change, onderdeel van Virginia Tech Fralin Life. Wetenschaps Instituut. “Dit is herhaaldelijk aangetoond in de studie van de geschiedenis van de aarde, inclusief dit werk over de eerste uitsterving die is gedocumenteerd in het fossielenbestand. Deze studie informeert ons dus over de langetermijneffecten van de huidige milieuveranderingen op de biosfeer.”

Wat veroorzaakte precies de wereldwijde afname van zuurstof? Dit is nog in discussie. “Het korte antwoord op hoe dit gebeurt, is dat we het niet echt weten,” zei Evans. “Het kan een willekeurig aantal of combinatie zijn van vulkaanuitbarstingen, beweging van tektonische platen, asteroïde-impact, enz., Maar wat we zien is dat dieren die uitsterven lijken te reageren op verminderde wereldwijde beschikbaarheid van zuurstof.”

De studie van Evans en Xiao was actueler dan men zich zou kunnen voorstellen. In een niet-verbonden onderzoek hebben wetenschappers van Virginia Tech onlangs ontdekt dat hypoxie, het verlies van zuurstofbeschikbaarheid, het zoete water van de wereld beïnvloedt. de zaak? Stijgende watertemperatuur als gevolg van klimaatverandering en overtollige afvoer van verontreinigende stoffen door landgebruik. Opwarming van water vermindert het vermogen van zoet water om zuurstof vast te houden, terwijl de afbraak van voedingsstoffen in de afvoer door zoetwatermicroben leidt tot zuurstofopname.

“Onze studie toont aan dat, net als bij alle andere massale uitstervingen in het verleden van de aarde, deze eerste nieuwe massale uitsterving van dieren werd veroorzaakt door significante klimaatverandering – nog een in een lange lijst van waarschuwende verhalen die de gevaren van de huidige klimaatcrisis voor dieren illustreren, “zei Evans. Hij is een fellow bij het Agoron Institute of Biology.

Enig perspectief: de Ediacaran-periode besloeg ongeveer 96 miljoen jaar en was aan beide kanten geboekt tegen het einde van de cryogene periode – 635 miljoen jaar geleden – en het begin van de Cambrische periode – 539 miljoen jaar geleden. De uitstervingsgebeurtenis komt voor een grote breuk in het geologische record, van het Proterozoïcum tot de Aeonen van het leven.

Er zijn vijf bekende massale uitstervingen die opvallen in de geschiedenis van dieren, de ‘Big Five’, volgens Xiao, waaronder het Ordovicium-Silurische uitsterven (440 miljoen jaar geleden), het Laat-Devoon uitsterven (370 miljoen jaar geleden) en het Perm. -Trias uitsterven (ongeveer 370 miljoen jaar geleden) 250 miljoen jaar geleden), het Trias-Jura uitsterven (200 miljoen jaar geleden), het Krijt en Paleogeen uitsterven (65 miljoen jaar geleden).

“Het is algemeen bekend dat massale uitstervingen belangrijke stappen vertegenwoordigen in het evolutionaire pad van het leven op deze planeet”, schreven Evans en zijn team in het onderzoek. Wat de oorzaak van de massale uitsterving ook is, het resultaat is meerdere grote verschuivingen in de omgevingsomstandigheden. “In het bijzonder vinden we ondersteuning voor de afnemende wereldwijde zuurstofbeschikbaarheid als het mechanisme dat verantwoordelijk is voor dit uitsterven. Dit suggereert dat abiotische controles significante effecten hebben gehad op patronen van diversiteit gedurende de meer dan 570 miljoen jaar aan dierlijke geschiedenis op de planeet,” de auteurs schreef.

Fossiele afdrukken in de rotsen vertellen onderzoekers hoe de wezens die omkwamen tijdens deze uitstervingsgebeurtenis eruit zouden hebben gezien. En ze zagen er, in de woorden van Evans, “raar” uit.

“Deze organismen komen zo vroeg in de evolutionaire geschiedenis van dieren voor dat ze in veel gevallen verschillende manieren lijken te testen om grote, soms mobiele, meercellige lichamen te bouwen,” zei Evans. “Er zijn veel manieren om hun vorm te recreëren, maar de manier waarop het mee naar huis wordt genomen, is dat de fossielen die we hebben gevonden vóór dit uitsterven niet goed pasten bij de manier waarop we dieren tegenwoordig classificeren. In wezen kan dit uitsterven hebben geholpen de weg vrijmaken voor de evolutie van dieren zoals we ze kennen.

De studie kwam, net als tientallen andere recente publicaties, voort uit de COVID-19-pandemie. Omdat Evans, Xiao en hun team geen toegang hadden tot het veld, besloten ze een wereldwijde database te creëren die grotendeels gebaseerd was op gepubliceerde gegevens om ideeën over diversiteitsverandering te testen. “Anderen hebben gesuggereerd dat er op dit moment mogelijk een uitsterving is, maar er is veel gespeculeerd. Dus hebben we besloten om alles in het werk te stellen om deze ideeën te proberen en te testen.” zei Evans. Veel van de gegevens die in het onderzoek zijn gebruikt, zijn verzameld door Droser en verschillende afgestudeerde studenten van de University of California, Riverside.