Jordens største masseudryddelse tog ti gange længere tid på land end i vandet

Vores planets værste masseudryddelse skete for 252 millioner år siden, da massive vulkanudbrud forårsagede katastrofale klimaændringer. Langt de fleste dyrearter uddøde, og da støvet lagde sig, planeten trådte ind i de tidlige dage af dinosaurernes tidsalder. Forskere lærer stadig om mønstrene for, hvilke dyr der uddøde, og hvilke der overlevede, og hvorfor. I en ny undersøgelse i PNAS , forskere fandt ud af, at mens udryddelser skete hurtigt i havene, livet på land gennemgik en længere, mere udstrakt udryddelsesperiode.

"Folk antog, at fordi havudryddelsen skete over en kort periode, livet på land skulle have fulgt samme mønster, men vi fandt ud af, at den marine udryddelse faktisk kan være en tegnsætning til en længere, mere udstrakt begivenhed på land, siger Pia Viglietti, en postdoc-forsker ved Chicago's Field Museum og hovedforfatter af PNAS undersøgelse.

"Fokus for at studere jordbaseret udryddelse har dybest set været, "Kan vi matche mønsteret i det terrestriske rige med det, der er observeret i oceanerne?" Og svaret er, 'Ikke rigtig, '" siger Ken Angielczyk, avisens seniorforfatter og kurator for hvirveldyr-palæontologi på Field Museum. "Dette papir er det første, der virkelig fokuserer på hvirveldyr og siger, 'Ingen, der foregik noget, der var unikt for det jordiske rige."

En del af grunden til, at videnskabsmænd havde kigget på havudryddelserne for at finde spor om, hvad der skete på land, er, at der er en mere komplet fossiloversigt over liv under vandet. Hvis du vil blive et fossil, dø ved vand, hvor din krop hurtigt bliver dækket af sediment, er en god måde at få det til at ske. Som resultat, palæontologer har i et stykke tid vidst, at for 252 millioner år siden ramte en masseudryddelse i slutningen af ​​den permiske periode, og inden for 100, 000 år, mere end 85 % af de arter, der lever i havet, uddøde. Og selvom det virker som lang tid for os, det er meget hurtigt i geologisk tid. Den marine version af den ende-permiske udryddelse tog 100, 000 år ud af hele 3, 800, 000, 000 år, at livet har eksisteret - det svarer til 14 minutter ud af et helt år.

For at lære, hvad der skete med livet på land, Viglietti, Angelczyk, og deres kolleger undersøgte fossiler fra 588 firbenede fossile dyr, der levede i det, der nu er Sydafrikas Karoo-bassin på tidspunktet for den permiske masseudryddelse.

"Regionen, hvor vi fandt fossilerne til denne undersøgelse, er absolut smuk. De grønne bjergrige skråninger er så indbydende på en sprød sommermorgen, det gør den varme, der endnu skal komme, tålelig, " siger Zaituna Skosan, palæontologisk samlingsleder på Iziko South African Museum og en af ​​avisens medforfattere. "At finde gode fossiler er den bedste følelse, men også kortvarig, da du skal fokusere og fortsætte med at lede efter dit næste fund. Selv den bedste fossilfinder overser nogle gange et fantastisk fund."

Forskerne oprettede en database og adskilte fossilerne efter alder, gruppering af prøver med 300, 000 års tidsintervaller. Denne tilgang gjorde det muligt for forskerne at kvantificere udseendet og forsvinden af ​​forskellige arter og se på det større billede af livet over tid, i stedet for blot at stole på individuelle eksemplarer til at fortælle hele historien.

"Vores tilgang forener dataene og siger, okay, inden for denne tidsspand har vi disse arter, men da vi går op, vi har disse andre arter. Ved at anvende prøveudtagningsmetoder til disse beholdere, vi kan hjælpe med at rette op på problemer som f.eks. at have flere eller færre prøver indsamlet i forskellige tidsintervaller eller steder. Ultimativt, det lader os kvantificere, hvor meget udryddelse der sker, og hvor hurtigt nye arter dukker op, " siger Viglietti. "I stedet for at fokusere for meget på et fossil, du kompilerer hundredvis af observationer nogenlunde i samme tidsinterval."

"For at finde ud af udryddelsesmønstre baseret på hundredvis af fossiler brugte vi en form for matematik kaldet statistik. Når en art forsvinder, kunne den enten være uddød, eller det kan stadig være derude, venter på at blive opdaget, men indtil videre uopdaget, " siger Roger Benson, en professor i palæobiologi ved University of Oxford og en af ​​studiets medforfattere. "Vi var nødt til at forholde os til det, før vi kunne have tillid til tidspunktet for udryddelser. Matematikken er allerede forstået, så det statistiske arbejde involverede at skrive computeralgoritmer for at udtrække det altafgørende signal om udryddelse fra dataene."

En af de arter, der hjalp med at afsløre mønstre for udryddelse og genopretning var Lystrosaurus , en planteædende tidlig pattedyrsslægtning, der varierede fra størrelsen af ​​en lille hund til en ko, afhængig af arten. "Den havde et næb og stødtænder, det var ikke det mest attraktive dyr, men jeg har et blødt punkt for Lystrosaurus fordi det var som det første dyr, jeg studerede som studerende, så kommer fuld cirkel med Lystrosaurus i denne undersøgelse gjorde mig ret glad, " siger Viglietti.

Lystrosaurus er, hvad palæontologer kalder et "katastrofetakson" - en gruppe, der trivedes i en tid, hvor det meste andet liv kæmpede. " Lystrosaurus er som et plakatbarn for den ende-permiske udryddelse, der altid er blevet portrætteret som dette dyr, der blomstrer i kølvandet på al denne udryddelse og bare tager over, " siger Viglietti. "Men vi ser Lystrosaurus dukkede op, før udryddelsen overhovedet startede, det var allerede rigeligt. Det fik os til at tænke på, hvad der drev den overflod – hvis Lystrosaurus har lige overtaget det golde landskab efter at andre dyr uddøde, eller hvis miljøet ændrede sig og Lystrosaurus tilpasset til disse ændringer, der forårsagede udryddelse for alle disse andre arter. Vores bedste gæt er det sidste."

Undersøgelse af fossiler som Lystrosaurus viste forskerne, at Perm-udryddelsen så meget anderledes ud på land, end den gjorde i oceanerne - den var meget længere, mere langtrukken affære. Ved at bruge den tidligere sammenligning, hvis livets historie på Jorden blev komprimeret til et enkelt år, og udryddelsen af ​​Perm dræbte 95 % af havets dyr i løbet af 14 minutter, landudryddelsen ville have taget ti gange så lang tid, omkring to timer og tyve minutter.

Det er ikke klart, præcis hvorfor masseudryddelsen skete så meget langsommere på land. "Ændringerne i Jordens klima var kumulative og lægges sammen over tid. Økosystemer blev langsomt forstyrret, og så kom det bare til et punkt, hvor alt kollapsede, som strået, der knækker kamelens ryg, " siger Viglietti. "Alt er fint, indtil det ikke er."

En årsag til uoverensstemmelsen kan være, at havene kan absorbere kemiske ændringer og stabilisere sig selv, op til et punkt. "I dagens klimakrise, havene kan absorbere en masse kuldioxid eller stige i temperatur, uden at folk er klar over, og så pludselig får du pludselige økosystemsammenbrud som havforsuring og koralblegning, " siger Viglietti. Det samme kan være tilfældet for de sene Permiske oceaner.

At forstå, hvad der skete i den ende-permiske masseudryddelse, giver os fingerpeg om dinosaurernes opståen - mange af de gamle pattedyrs slægtninge uddøde, efterlader økologiske ledige stillinger, som dinosaurernes forfædre udviklede sig til at udfylde. Men den endelige Perm-udryddelse giver også indsigt i den masseudryddelse, som Jorden i øjeblikket gennemgår på grund af klimaændringer og ødelæggelse af levesteder.

"De miljømæssige ændringer, vi forårsager, og de påvirkninger, vi har på dyre- og plantearter, er ved at nå det punkt, hvor skalaen er sådan, at der ikke rigtig er noget i menneskehedens historie, der kan sammenlignes, " siger Angielczyk. "De fossile optegnelser kan give os en idé om, hvordan massive biodiversitetskriser er, og hvordan de forløber."

"Det tager lang tid at komme sig efter udryddelse. Når vi mister mangfoldighed, det kommer ikke til at komme sig i vores levetid, det kommer til at tage hundredtusinder af år, eller endda millioner, " siger Viglietti. "Undersøgelser som denne viser, hvad vores samfund bør fokusere på."