När jordens arter diversifierades snabbt för nästan 500 miljoner år sedan, att evolutionen drevs av komplexa faktorer inklusive global kylning, mer syre i atmosfären, och mer näringsämnen i haven. Men det krävdes en kombination av många globala miljömässiga och tektoniska förändringar som inträffade samtidigt och kombinerade som byggstenar för att skapa snabb diversifiering till nya arter, enligt en ny studie av Dr. Alycia Stigall, Professor i geologiska vetenskaper vid Ohio University.

Hon och andra forskare har minskat i en specifik tid under en era känd som den ordoviciska strålningen, visar att nya arter faktiskt utvecklades snabbt under en mycket kortare tidsram än man tidigare trott. The Great Biodiversification Event där många nya arter utvecklades, de bråkar, hände under Darriwilian-stadiet för cirka 465 miljoner år sedan. Deras forskning, "Koordinerad biotisk och abiotisk förändring under den stora ordoviciska biodiversifieringshändelsen:Darriwilisk sammansättning av tidiga paleozoiska byggstenar, "publicerades i Paleogeografi, Paleoklimatologi, Paleoekologi som en del av ett specialnummer redigerar de på Great Ordovician Biodiversification Event.

Nya datamängder har gjort det möjligt för dem att visa att det som tidigare såg ut som artutveckling utbredd över tid och geografi faktiskt var en diversifieringspuls. Föreställ dig en värld före kontinenterna som vi känner dem, när det mesta av landmassan var söder om ekvatorn, med bara små kontinenter och öar i de stora haven ovanför tropikerna. Föreställ sedan iskappor som bildas över sydpolen. När inlandsisarna bildas, havet drar sig tillbaka och lokalt, isolerade miljöer bildas runt öar och i hav som ligger på toppen av kontinenter. I dessa grunda marina miljöer, nya arter utvecklas.

Föreställ dig sedan att inlandsisarna smälter och att haven reser sig igen, med de nya arterna som rider på vågorna av global diversifiering för att befolka nya regioner. Cykeln upprepas sedan och producerar vågor av nya arter och nya spridningar.

Tänd gnistan av diversifiering

Den tidiga utvecklingen av djurlivet på jorden är ett komplext och fascinerande ämne. Den kambriska explosionen (mellan cirka 540 till 510 miljoner år sedan) producerade en fantastisk mängd kroppsplaner, men väldigt få separata arter av varje, konstaterar Stigall. Men nästan 40 miljoner år senare, under den ordoviciska perioden, denna situation förändrades, med en snabb utstrålning av arter och släkten under den stora ordoviciska biodiversifieringshändelsen.

Utlösare av GOBE och processer som främjade diversifiering har varit föremål för mycket debatt, men de flesta geoforskare har inte helt övervägt hur förändringar som global kylning eller ökad syresättning skulle främja ökad diversifiering.

En nyligen genomförd granskning av Stigall och ett internationellt team av medarbetare försöker ge klarhet i dessa frågor. För denna studie, Stigall slog sig ihop med Cole Edwards (Appalachian State University), en sedimentär geokemist, och andra paleontologer Christian Mac Ørum Rasmussen (Köpenhamns universitet) och Rebecca Freeman (Universitetet i Kentucky) för att analysera hur förändringar av det fysiska jordsystemet under Ordovicium kunde ha främjat denna snabba ökning av mångfalden.

I deras papper, Stigall och kollegor visar att den huvudsakliga pulsen för diversifiering under GOBE är tidsmässigt begränsad och inträffade i Mellanordovicium Darriwilian-stadiet (för cirka 465 miljoner år sedan). Många förändringar av det fysiska jordsystemet, inklusive oceanisk kylning, ökad tillgång på näringsämnen, och ökat atmosfäriskt syre ackumuleras i intervallet som leder fram till Darriwilian.

Dessa fysiska förändringar var nödvändiga byggstenar, men på egen hand var det inte tillräckligt för att tända gnistan av diversifiering.

Den saknade ingrediensen var en metod för att växelvis koppla ihop och isolera populationer av arter genom cykler av vikarians och spridning. Den gnistan uppstår äntligen i Darriwilian-stadiet när iskappor bildas över sydpolen på den ordoviciska jorden. Vaxningen och avtagandet av dessa inlandsisar fick havsnivån att stiga och sjunka (liknande Pleistocen), vilket gav den alternativa anslutning och frånkoppling som behövdes för att underlätta snabb ackumulering av mångfald.

Stigall och hennes medarbetare jämförde detta med monteringen av byggstenar som krävs för att passera en tröskel.