Forskare från University of Leeds som studerade fossila data kring Permo-Triassic (P-Tr)-utrotningen för 252 miljoner år (Ma) sedan fann att ett marint ekosystem, i jämförelse med de taxonomiska släktena som utgör den, tog en hel storleksordning längre tid att återhämta sig efter massutrotningen som definierar och skiljer de två geologiska perioderna. Utrotningshändelsen var ansvarig för att döda uppemot 90 % av alla marina djur. Dessa fynd, presenteras i en nyligen Vetenskapens framsteg artikel, är särskilt nyktra i ljuset av den pågående antropocenutrotningen och slutsatserna från den senaste IPCC-rapporten.

Haijun Song och kollegor, i en artikel med titeln "Frikopplade taxonomiska och ekologiska återhämtningar från Permo-Trias-utrotningen, "erbjuda nya insikter om omständigheterna kring vad som allmänt ansågs vara en tandem och stegvis återhämtning, när det gäller taxonomiska släkten och deras ingående marina ekosystem, under triasperioden. Återhämtningen av ekosystemet och dess representativa taxa ansågs ha skett under flera miljoner år, rör sig från de nedre trofiska nivåerna till toppen. Dock, data som visar olika rovdjur på trofisk nivå under den tidiga triasperioden verkar motsäga denna uppfattning, tillsammans med oförklarade luckor i andra funktionella grupper på lägre trofisk nivå. Arbeta från en anpassad datauppsättning hämtad från Paleobiology Database och publicerad litteratur, författarna till denna studie försökte undersöka mönstret och tidpunkten för ekosystems succession i förhållande till mångfaldsnivåerna för tre grupper av fauna:icke-rörlig, rörlig, och nektoniska djur, under triasåterhämtningen.

För att bättre förstå karaktären av den trias taxonomiska återhämtningen, forskarna undersökte representativa fossildata som sträcker sig från den sena perm (254,1 Ma) till den sena triasen (201,3 Ma) för mångfald. Vid insamling av data från totalt 51, 055 fossila förekomster (definierade som närvaron av ett släkte vid en stratigrafisk enhet eller plats) fann de att marina släkten uppnådde nivåer av mångfald före utdöende cirka 5 Ma efter utrotningen, noterar "en logistisk ökning av taxonomisk mångfald under trias... och antyder att generisk mångfald verkar ha nått den miljömässiga bärkraften."

När man studerar den ekologiska återhämtningen som helhet i förhållande till den separata taxonomiska återhämtningen, de undersökte de separata öden för var och en av de tre funktionella fossila grupperna. Den icke-rörliga gruppen bestod av stationära djur som koraller och svampar; den rörliga gruppen inkluderade kräftdjur, gastropoder, och infauna musslor, bland andra; och den nektoniska gruppen av rovdjur på toppnivå inkluderade bläckfiskar som bläckfiskar, konodonter (nu utdöda proto-ryggradsdjur som liknar ålar), benfiskar, och marina reptiler.

Som det blev, nektoniska djur - gruppen på den högsta trofiska nivån - var de första att återhämta sig från P-Tr-utdöendet när det gäller generisk mångfald, även om de sjönk från sin topp i Mellersta Trias långt in i den sista fasen av Sen Trias. Icke-rörliga djur, å andra sidan, drabbades av de värsta nedgångarna i början av trias, med deras mångfald som minskar från 500 till 100 släkten, även om de återhämtade sig och återgick till nivåer före utdöendet i början av Mellersta Trias. Den rörliga gruppen led också stora förluster under utrotningen, vilket resulterade i låg mångfald innan den återhämtade sig i början av Mellantrias.

När det gäller förekomstandelen, nekton-släkten gick från ~14% under den sena permperioden till en topp på 67% 2 Ma senare, innan den sjönk till 11 %. Icke-rörliga släkten visade en motsatt trend, går från 71 % till 21 % för att slutligen återgå till 70 % i slutet av trias. Däremot rörliga djur förblev något konstant i proportion efter utrotningshändelsen och under hela trias. Utredarna noterar en liknande, men mindre uttalad trend, i förhållande till generisk rikedom för de tre grupperna; de lägger också till att trender för sammansättning och struktur håller oavsett paleo-latitudinell region.

Eftersom andelen generisk mångfald av icke-rörliga djur hade varit stabil på 68 % under stora delar av den föregående permperioden och återigen närmade sig denna nivå under mellan- och sentriasperioden, studieförfattarna hävdar att detta representerar den normala trofiska sammansättningen av fauna - det vill säga, som den breda basen av en pyramid som stöder de två högre trofiska grupperna. Men denna pyramid är inverterad under den tidiga triasperioden, med nekton som dominerar den funktionella pyramiden på 52 %, och kännetecknar ett stört och sårbart ekosystem med en minskad näringsväv.

Det viktigaste är dock är upptäckten att taxonomiska och ekologiska återhämtningar är frikopplade. Där taxonomisk återhämtning skedde relativt snabbt, bedömt av en återgång till relativt stabil global taxonomisk mångfald, ekosystemåterhämtning kännetecknas av en mycket långsammare "gradvis ökning av komplexitet och stabilitet." Studieförfattarna kontrasterar de relativt snabba, logistisk ökningstakt i generisk rikedom som signalerar taxonomisk återhämtning med en logaritmisk ökningstakt i andelen icke-nektoniska djur som överensstämmer med en ekologisk återhämtning. Denna ekologiska återhämtning pågick fortfarande efter ~50 Ma, medan taxonomisk mångfald återhämtade sig på cirka 5 Ma.

Dessa fynd visar att även om detta marina ekosystem kollapsade på ett sätt från botten till topp, dess återställande skedde i omvänd ordning, från topp till tå, där ett återhämtande ekosystem kännetecknas av en ökad mångfald hos konsumenter på lägre nivå, det är, icke-nektoner. Detta höjer den mottagna stegvisa hypotesen som tyder på att en återhämtning inträffade från botten och upp.

Och slutligen, forskarna drar slutsatsen "Denna studie bekräftar vikten av att skydda den globala ekosystemets mångfald eftersom, när den väl förstörs, restaurering kräver dussintals miljoner år, mycket längre än mänsklighetens historia."

© 2018 Phys.org