Genom att använda en kombination av fossiler och kemiska markörer, Forskare har spårat hur en period med globalt lågt syrehalt i havet förvandlade ett marint ekosystem från tidig jura till ett stressat samhälle som bara bebos av ett fåtal arter.

Forskningen leddes av Rowan Martindale, en biträdande professor vid University of Texas vid Austin Jackson School of Geosciences, och publiceras i tryck i Paleogeografi, Paleoklimatologi, Paleoekonologi den 15 juli. Studien var medförfattare av Martin Aberhan, en curator vid Institutet för evolution och biologisk mångfald vid Naturhistoriska museet i Berlin, Tyskland.

Studien nollställer en nyligen upptäckt fossilplats i Kanada belägen vid Ya Ha Tinda Ranch nära Banff National Park i sydvästra Alberta. Platsen registrerar fossiler av organismer som levde för cirka 183 miljoner år sedan under tidig jura i ett grunt hav som en gång täckte regionen.

Den fossila platsen breddar det vetenskapliga rekordet av Toarcian Oceanic Anoxic Event, en period med låg syrehalt i grunda havsvatten som förmodas utlösas av massiva vulkanutbrott. Oceanic Anoxic Event identifierades på denna plats av de geokemiska uppgifter som finns bevarade i klipporna. Dessa geokemiska data samlades in i ett tidigare forskningsprojekt ledd av Benjamin Gill och Theodore Them från Virginia Tech. Syrenivån i den omgivande miljön under tidig jura påverkar typen och mängden kol som bevaras i bergarter, vilket gör det geokemiska dokumentet till en viktig metod för att spåra en anoxisk händelse.

"Vi har denna vackra geokemiska rekord som ger oss en ryggrad för tidpunkten för Oceanic Anoxic Event, sa Martindale, en forskare vid Jacksonskolans institution för geologiska vetenskaper. "Så med det ramverket kan vi titta på det bentiska samhället, organismerna som lever på havets botten, och fråga "hur reagerade det här samhället på den anoxiska händelsen?"

Fossilerna visar att före den anoxiska händelsen, det marina samhället Ya Ha Tinda var mångsidigt, och inklusive fisk, ichthyosaurs (utdöda marina reptiler som såg ut som delfiner), sjöliljor, hummer, musslor och ostron, ammoniter, och koleoider (bläckfiskliknande bläckfiskar). Under den anoxiska händelsen kollapsade samhället, omstrukturerad, och organismerna som lever i den krympte. De musslor som var vanligast förekommande i samhället före den anoxiska händelsen utplånades helt och ersattes av olika arter.

Musslorna som överlevde under och efter händelsen var mycket mindre än musslorna från före händelsen, vilket tyder på att låga syrehalter begränsade deras tillväxt.

Det havsliv som registrerats vid Ya Ha Tinda före och under den anoxiska händelsen liknar fossil som hittats på europeiska platser. Crispin Little, en universitetslektor i paleontologi vid University of Leeds som inte var involverad i forskningen, sa att likheten mellan platserna understryker den utbredda karaktären av den anoxiska händelsen.

"Detta bekräftar tidigare arbete som tyder på att T-OAE (anoxisk händelse) verkligen var en global händelse, "Lilla sa.

Dock, medan andra platser återhämtade sig från den anoxiska händelsen, miljön på Ya Ha Tinda fortsatte att möta stress. Även för små, tåliga musslor, livet var tufft.

"En av de intressanta sakerna med återhämtningen [på Ya Ha Tinda] är att vi faktiskt ser färre individer vid en tidpunkt när vi ska se samhällets återhämtning, sa Martindale.

Fossilerna tyder på att miljön genomgick lokala påfrestningar som höll syrenivån lågt, sa Martindale. Mer forskning behövs för att reda ut varför livet på Ya Ha Tinda inte återhämtade sig i samma takt som andra platser.

Eftersom den oceaniska anoxiska händelsen var en bieffekt av klimatförändringen, att se tillbaka på forntida marina samhällen kan vara ett fönster till de potentiella effekterna av pågående och framtida klimatförändringar, sa medförfattaren Martin Aberhan.

"En lärdom vi kan dra av den här studien är att, på en mänsklig tidsskala, klimatrelaterade påfrestningar kan ha mycket långvariga effekter, utan tecken på återhämtning på hundra tusen år, och att samhällena före och efter en klimatkris kan se helt olika ut i sammansättning och ekologisk funktion, sa Aberhan.