For noen siden 445 millioner årJorden opplevde et av de mest kritiske øyeblikkene i sin historie: en masseutryddelse som utslettet nesten alle planetens innbyggere. 85 % av marine arterLangt fra å være slutten på spillet, åpnet den biologiske katastrofen et helt nytt kapittel for livet i havene.
En studie publisert i tidsskriftet Vitenskap Fremskritt avslører at, nettopp i det scenariet med global krise, Kjevehodefisk dukket opp og begynte å dominere, kjent som gnathostomer. Takket være den detaljerte analysen av to århundrer med fossilregistreringerDet vitenskapelige teamet har klart å rekonstruere hvordan en klimakatastrofe endte opp med å drive spredningen av de første kjevevirveldyrene.
En ugjenkjennelig planet: slik så jorden ut i ordovicium-perioden
Under Ordovicium-periodenI perioden mellom omtrent 486 og 443 millioner år siden var planetens utseende ikke helt det samme som i dag. Superkontinentet GondwanaOmrådet der vi i dag finner Sør-Amerika, Afrika, Australia, Antarktis, India og Madagaskar, konsentrerte en stor del av de fremvoksende landmassene og var omgitt av grunne, tempererte havområder.
I det scenariet, den Polene var praktisk talt isfrie og vannet var varmt, noe som favoriserte et stort mangfold av marine virvelløse dyralger og de første kjeveløse virveldyrene. Denne balansen skulle imidlertid ikke vare lenge: planeten var på randen av en av de store klimaomstillinger av dens geologiske historie.
Dataene som er samlet inn av det internasjonale teamet viser at, relativt raskt i geologiske termer, Klimaet gikk over fra en drivhuseffektfase til en istidsfase.Denne brå endringen utløste en rekke hendelser som endte opp med å fullstendig forandre livet i de grunne havene rundt Gondwana.
Ifølge forskere var avkjølingen så intens at Havene oppførte seg som svamper som mister vann.Havnivået falt, store kystområder ble blottlagt, og nye landmasser dukket opp. omfattende isbreer over superkontinentet. Resultatet var at mange marine habitater som frem til da hadde vært sanne hotspots for biologisk mangfold, forsvant.
I dette fiendtlige miljøet ble marine samfunn utsatt for ekstremt miljøpress. Kombinasjonen av tap av marine plattformer, endringer i vanntemperatur og endringer i havets kjemi Dette resulterte i et kollaps av mye av det kjente livet i ordoviciske hav.
En masseutryddelse i to bølger
Utryddelsen av Sen ordovicisk Det var ikke et enkelt slag, men en kompleks prosess som utspilte seg i to store bølgerDen nye studien, basert på fossiler fra flere kontinenter, beskriver hvordan hver av disse fasene påvirket marine økosystemer forskjellig.
I første faseDominert av utvidelsen av isbreer over Gondwana, gikk planeten fra et varmt klima til et markant kaldt. Denne endringen reduserte havnivået drastisk, og eksponerte store områder med grunt hav og eliminering av viktige kysthabitater for mange arter. De mest berørte økosystemene var nettopp de som hadde det største mangfoldet av virvelløse dyr og primitive virveldyr.
La andre bølge Den kom noen millioner år senere, da klimaet brått endret seg igjen. Smeltingen av isdekkene forårsaket nok en økning i havnivået og frigjorde store mengder varmere vann, fattig på oksygen og fylt med svovelforbindelserArtene som hadde klart å tilpasse seg kulden, møtte deretter et miljø som var nesten motsatt av det som hadde latt dem overleve.
Denne doble klimapåvirkningen hadde ødeleggende konsekvenser: en svært høy andel av marine arter forsvant for alltid. De analyserte fossilregistrene viser imidlertid tydelig at etter denne kollapsen, et permanent biologisk vakuum oppsto ikkemen begynnelsen på en dyp omorganisering av økosystemer.
Forfatterne av studien understreker at selv om Årsakene til den masseutryddelsen er ennå ikke fullt ut forstått.Det er tydelig at dette markerte et vendepunkt i virveldyrenes historie. Som forsker Lauren Sallan fra Okinawa Institute of Science and Technology (Japan) forklarer, var det nettopp i denne perioden at Kjevefisk begynte å dominere andre grupper.
Tilfluktsrom, isolasjon og fremveksten av gnathostomer
Et av de mest interessante aspektene ved arbeidet er rekonstruksjonen av økologiske tilfluktsrom som tillot visse virveldyr å overleve under og etter utryddelsen. Forsker Wahei Hagiwara og teamet hans har samlet en ny database fra fossiler innhentet over 200 år med paleontologi, med fokus på sen ordovicium og tidlig silur.
Disse dataene indikerer at selv om mange grupper ble utslettet, ble noen De overlevende virveldyrene var begrenset til svært begrensede geografiske områder.Dette var virkelig isolerte hjørner der forholdene var noe gunstigere. I disse begrensede områdene ble konkurransen kraftig redusert på grunn av forsvinningen av en rekke dominerende organismer.
Innenfor den rammen økosystemer med mange hull å fylle, The gnathostomes – de første virveldyrene med hengslede kjever – fant en unik mulighet. Med færre rivaler og et stort antall tomme økologiske nisjer, var disse fiskene i stand til å ekspandere til forskjellige marine miljøer og utnytte nye matressurser.
Forskere sammenligner denne situasjonen med det klassiske tilfellet med Darwinfinker på GalapagosøyeneVed ankomst til et miljø med varierte ressurser og begrenset konkurranse, spesialiserte finkebestandene seg gradvis, noe som ga opphav til arter med topper av svært forskjellige former avhengig av kostholdet deres. Noe lignende ville ha skjedd med den første kjevefisken i disse tidlige siluriske tilfluktsstedene.
Mens Kjevefisk var hovedsakelig begrenset til regioner som Sør-KinaDeres kjeveløse slektninger fortsatte å utvikle seg i andre hav, hvor de forble tallrike i ytterligere 40 millioner år. Denne parallelle utviklingen antyder at den første fordelen til gnathostomer ikke var umiddelbar på global skala, men snarere konsolidert over tid etter hvert som de koloniserte nye områder.
Fra katastrofe til økologisk omstart
Et av hovedfunnene i studien er at den sene ordoviciske utryddelsen fungerte som en slags "økologisk tilbakestilling"Langt fra å fullstendig utslette økosystemstrukturen, tillot hendelsen andre grupper av organismer å okkupere den nisjer frigjort av conodonter, leddyr og andre virvelløse dyr som hadde vært dominerende frem til da.
Forskning viser at marine økosystemer etter krisen omorganiserte seg til strukturer som kan sammenlignes med de foregående, men befolket av forskjellige arterMed andre ord ble den økologiske arkitekturen – hvem har hvilken rolle i næringskjeden, hvilke typer habitater som finnes, hvordan energi flyter – rekonstruert etter lignende mønstre, om enn med nye aktører.
Denne oppførselen ville ikke være et isolert tilfelle. Ifølge forfatterne, gjennom hele Paleozoisk Lignende prosesser observeres etter andre store episoder med miljøstress. Hver utryddelseshendelse, forbundet med klimatiske eller kjemiske endringer i havene, ville ha generert en tilbakevendende syklus av "mangfoldstilbakestilling" der noen grupper forsvinner og andre diversifiserer for å ta deres plass.
I denne sammenhengen fremstår kjevefisk som en av de store evolusjonære vinnere av den krisen. Når gnathostomene hadde tilpasset seg de nye marine landskapene og fått tilgang til ressurser som tidligere var monopolisert av andre organismer, kunne de utvide utbredelsen sin og oppleve bemerkelsesverdig diversifisering.
Det som fortsatt er en gåte for det vitenskapelige samfunnet er hvorfor, blant alle de overlevende etter utryddelsen, Det var nettopp kjevefisken som endte opp med å seire. på lang sikt. Selv om leddede kjever ga en klar fordel for å spise på mer varierte måter, pågår det fortsatt forskning for å finne ut hvilke andre økologiske og miljømessige faktorer som bidro til deres suksess.
Diversifiseringen av kjevefisk og deres arv
Etter hvert som marint liv kom seg etter utryddelse, begynte gnathostomer å utvikle en et bredt utvalg av livsformer og -måterMange av dem tilpasset seg revmiljøerutvikle mer strømlinjeformede kropper, forskjellige svømmeferdigheter, og i noen tilfeller, alternative og svært spesialiserte orale strukturer.
Disse innovasjonene tillot kjevefisk å utforske et bredt spekter av dietter, fra mobile byttedyr til fastsittende organismer, noe som ga dem en økologisk fleksibilitet som andre grupper manglet. Over tid favoriserte denne allsidigheten fremveksten av stadig mer mangfoldige slektslinjersom til slutt skulle gi opphav til de store gruppene av virveldyr i dag.
I dag er de aller fleste virveldyr – inkludert benfiskHaier, amfibier, reptiler, fugler og pattedyr – alle stammer fra de tidlige gnathostomene som benyttet seg av mulighetene som åpnet seg etter den sene ordoviciske utryddelsen. Fra et evolusjonært perspektiv kan opprinnelsen til vår egen avstamning til slutt spores tilbake til den tiden. episode av krise og økologisk gjenoppbygging.
Utover den rent paleontologiske interessen, gir denne typen studier relevante ledetråder til å forstå hvordan dagens marine økosystemer kan reagere på akselererte miljøendringerSelv om dagens situasjon har forskjellige årsaker – som menneskelig aktivitet og menneskeskapte klimaendringer – viser geologisk historie at store endringer i klima og hav ofte er ledsaget av dyptgående justeringer i biologisk mangfold.
Fra Europa, hvor det finnes en sterk tradisjon for forskning innen marin paleontologi og en rekke fossilfunnsteder spredt over land som Spania, Storbritannia eller TysklandDenne typen arbeid følges med spesiell oppmerksomhet. Dataene som er innhentet fra europeiske utmarksmarker, sammen med data fra Asia, Amerika og andre kontinenter, lar oss konstruere en et globalt syn på hvordan havene har endret seg gjennom geologisk tid.
Historien om kjevefisk illustrerer hvordan en En katastrofal hendelse kan bli utløsende faktor for et nytt evolusjonært stadium.Masseutryddelsen for 445 millioner år siden førte ikke bare til at en stor del av det marine livet forsvant, men banet også vei for at en tidligere sekundær gruppe virveldyr endte opp med å spille en ledende rolle i mesteparten av den påfølgende historien til dyr med et indre skjelett.
