Massutdöenden och faunaförändringar

Arter dör ut genom hela jordens historia. Men massutdöenden utmärker sig genom att förlusterna är exceptionellt omfattande, drabbar många grupper och sker över stora delar av jorden under en geologiskt kort period. Den välkända ”stora femman” består av kriserna i slutet av ordovicium, under sen devon, i slutet av perm, i slutet av trias och i slutet av krita. De utgör tydliga hållpunkter i fossilregistret över marina organismer; det har också förekommit andra stora utdöendeepisoder på jorden. [2]

Den marina geologiska dokumentationen visar att utdöendet i slutet av perm var det mest förödande under det stora fem. De flesta marina arter dog ut. Den ofta upprepade uppskattningen på 90–96 % bygger inte på en exakt inventering: senare analyser har ändrat uppskattningarna avsevärt, men bekräftat förlusternas enorma omfattning. [4]

Trilobiterna dog ut tillsammans med rugosakoraller och tabulata koraller, som var några av de typiska marina organismerna under tidigare perioder. Andra grupper överlevde, men deras mångfald minskade kraftigt. Dessa förändringar omformade de samhällen ur vilka senare marina ekosystem utvecklades. [5]

Samhällena av landlevande djur upplevde också stora omvälvningar, men deras förändringar är svåra att jämföra med det marina geologiska arkivet. Dateringar av bergarter i Sydafrika väcker tvivel om antagandet att en ofta använd markör för förändringar i landlevande fauna stämmer exakt överens med den huvudsakliga utdöendet av marina organismer. Forskare fortsätter att förfina dessa regionala kronologier. [7]

Stora magmatiska provinser kan påverka miljön långt utanför lavafälten. Den centrala frågan är hur gaser och andra utsläpp förändrar de förhållanden som organismer behöver för att överleva. De bäst underbyggda förklaringarna kopplar samman de geologiska processer som utlöste krisen med specifika biologiska stressfaktorer.

Forskare skiljer mellan hypoxi – syrebrist – och anoxi – förhållanden där det i princip inte finns något syre. Termerna beskriver tillgången på syre; de betyder inte att vattnet har blivit surt. Genom att undersöka dessa mekanismer var för sig blir det lättare att förklara varför olika organismer och regioner drabbades olika hårt. [8]

Följ orsakskedjan: en geologisk störning förändrar miljön, och förändringarna påverkar villkoren för överlevnad. Att upptäcka ett stort vulkanutbrott är bara det första steget i att förklara ett utdöende.

Cirka 51 miljoner år efter katastrofen i slutet av perm inträffade ännu en stor kris. Den kopplas nära till den centrala Atlantiska magmatiska provinsen, eller CAMP, en enorm episod av magmatism som ägde rum när Pangea började spricka upp. [10]

Miljöpåverkan kan ha förändrats över tid. En studie antar att vulkanutbrott i pulser som koncentrerades i tiden orsakade en kortvarig avkylning genom sulfat-aerosoler som reflekterade solljus. Långvarigare koldioxidutsläpp kan ha bidragit till uppvärmning och försurning. Hypotesen om avkylning är fortfarande en aktivt undersökt tolkning; hittills kan ingen enskild påverkan förklara förlusterna i alla livsmiljöer. [10]

Konodonter dog ut – havsdjur som är mest kända för sina små, tandliknande delar. Flera viktiga evolutionära linjer av reptiler dog ut på land. Dinosaurier och däggdjurens släktingar överlevde denna övergångsperiod och blev en del av de samhällen som bildades under jura. [11]

Dinosaurierna uppstod inte efter utdöendet i slutet av trias. De hade redan utvecklats till en mängd olika former, och några växtätande former var stora. Deras senare dominans kan inte förklaras med berättelsen att varje dinosaurie överlevde för att den var liten och sedan plötsligt utvecklades till en jätte. [11]

Forskare prövar hypoteser om vad som förklarar överlevnad genom att jämföra egenskaper och släktskapsförhållanden hos utdöda och överlevande organismer. En studie av arkosauromorfer – en bredare grupp reptiler som omfattar dinosaurier och krokodilers släktingar – visade att utdöenden koncentrerades till närbesläktade evolutionära linjer, men att man inte fann något betydande samband mellan de undersökta egenskaperna och kroppsstorlek. Resultatet väcker tvivel kring en enkel storleksregel, men fastställer ingen universell regel som gäller för alla utdöenden. [12]

Att överleva en kris och blomstra efteråt är också olika utfall. En evolutionär linje kan finnas kvar utan att återfå sin tidigare rikedom, medan en annan kan ta sig an nya ekologiska roller. De samhällen som bildades efter utdöendet speglar både de förluster som drabbade dem och den ojämna återhämtningen. [1]

Geologer undersöker många blottningar och sedimentkärnor och återskapar historien utifrån ofullständiga data som ibland är svåra att förena. Målet är att med hjälp av oberoende belägg koppla samman miljöförändringar, biologiska förluster och de geologiska faktorer som orsakade dem.

En av svårigheterna har ett namn – Signor–Lipps-effekten. Eftersom fossilmaterialet är ofullständigt kan det yngsta kända fossilet vara äldre än artens faktiska utdöendetidpunkt. Många sådana luckor kan få ett plötsligt utdöende att verka gradvis. Förändringar i sedimentationshastigheten medför ytterligare svårigheter, så även ett mönster som verkar tydligt måste granskas noggrant. [13]

Förändringar i förhållandet mellan kolisotoper ger ytterligare en ledtråd: de kan avslöja störningar i kolets kretslopp. Men enbart dessa förändringar gör det inte möjligt att entydigt fastställa gasernas källa eller bevisa orsaken till utdöendet. Tolkningen blir säkrare när kemiska data, dateringar, miljöbelägg och de förluster som syns i fossilmaterialet stämmer överens. [9]

Efter krisen i slutet av perm började vissa samhällen återhämta sig relativt snabbt, medan andra delar av havsekosystemen förblev utarmade eller åter utsattes för stress. Återhämtningen var ojämn och tog miljontals år. Återgången till det tidigare antalet arter, återhämtningen av näringsvävar och bildandet av stabila samhällen sker inte nödvändigtvis samtidigt. [5]

Återhämtningen återskapade inte heller den tidigare världen. De evolutionära linjer som hade försvunnit var borta, och de organismer som överlevde och deras avkomlingar bildade nya kombinationer. Därför frågar forskarna både hur mycket mångfald som återkom och hur de ekosystem som uppstod skilde sig från dem som fanns före krisen. [5]

Händelserna i slutet av perm och slutet av trias visar varför paleontologi kombineras med vulkanologi, kemi och klimatvetenskap i studier av utdöenden. För att förklara en kris måste man spåra både miljöstörningen och hur olika organismer som drabbades reagerade.

Dessa jämförelser hjälper också till att ge en mer nyanserad bedömning av berättelser om dagens kris för den biologiska mångfalden. Hastigheten på arternas försvinnande är en sak, och den sammanlagda andelen arter som redan har dött ut en annan. När data jämförs över geologiska tidsskalor måste man ta hänsyn till att den tidsmässiga upplösningen i många fossilmaterial är betydligt sämre. Utan detta sammanhang kan mått från ”forntiden” och ”nutiden” inte jämföras rakt av. [2]

När du fortsätter att utforska jordens historia, kom ihåg tre frågor: Vad förändrades i miljön? Vilka belägg kopplar förändringen till utdöendet? Och vilka delar av den levande världen återhämtade sig, omformades eller försvann för alltid?