För cirka 66 miljoner år sedan, en gigantisk asteroid träffade jorden, orsakar dinosauriernas utrotning, ammoniter, och många andra arter.

Asteroiden var lika förödande på mikroskopisk nivå, driva havsplankton till nästan utrotning. Detta förlamade basen av den marina näringskedjan och stängde ner viktiga havsfunktioner, som absorption och leverans av koldioxid från atmosfären till havsbotten.

Med tanke på det verkliga hotet om en sjätte massutrotningshändelse orsakad av mänskligt orsakad klimatnedbrytning och livsmiljöavbrott, vi ville ta reda på hur lång tid det tog för havets ekosystem att starta om efter det senaste. Det vi fann har allvarliga konsekvenser för de långsiktiga utsikterna för marina ekosystem om vi tippar den kritiska basen i dess näringskedja över tröskeln till utrotning.

Nanoplanktonet utplånades nästan helt för 66 miljoner år sedan – även känd som coccolithophores – är nu utbredd igen i de solbelysta övre haven. Även om det är ungefär 100 gånger mindre än ett sandkorn, de är så rikliga att de är synliga från rymden som virvlande blomningar i havsytan.

När dessa mikroskopiska plankton dör, de lämnar efter sig utsökta bepansrade exoskelett kända som coccospheres gjorda av mineralet kalcit, består av bundet kalcium och kol. Tillsammans med de döda planktoncellerna, dessa skelett faller långsamt till havsbotten, bildar ett lerigt kalcium- och kolrikt sediment. När detta sediment kompakteras, det bildar krita och kalksten, lämnar oss med ikoniska landskap som vita kritklippor – den grunda havsbotten i en glömd tidsålder, sedan lyfts upp av tektonisk aktivitet.

Bevarat i detta komprimerade sediment finns ett kontinuerligt fossilregister som sträcker sig 220 m år tillbaka i tiden. Det är detta fossilregister – det vanligaste på planeten – som kan berätta för oss hur ekosystemen reagerade på utrotningen av nanoplankton. Förändringar i mångfalden och överflöd av planktonet som en gång levde i havet ovanför återspeglar de miljöförändringar som utspelade sig under årtusendena efter att den gigantiska asteroiden träffade.

Vi utvann en kontinuerlig kärna av djuphavssediment från Stilla havet. Under de första 13 miljoner åren efter massutrotningen, vi tog ett prov av fossilregistret med 13 intervaller, 000 år. Vi mätte fossil överflöd, mångfald och cellstorlekar från över 700, 000 exemplar, producerar förmodligen den största fossila dataset som någonsin producerats från en enda plats.

2m år för stabilitet, 10m för mångfald

Dessa fossila data avslöjade att växtliknande, fotosyntetisk plankton studsade tillbaka nästan omedelbart - förmodligen inom några tusen år efter massutrotningen. Dock, de tidigaste samhällena var mycket instabila och bestod av bara en handfull arter med ovanligt små cellstorlekar, som bilden ovan visar.

Medan kalcitskeletten från större planktonceller kan sjunka till havsbotten, skeletten av dessa mindre organismer går ner mycket mindre ofta, istället bli "återvunnen" i övre havet av hungrig plankton. Samhällen med större cellstorlekar återupprättades inte förrän två miljoner år senare, återställa deras kritiska överföring av kol till havsbotten till nivåer före utdöende.

Vid denna tid, antalet olika planktonarter hade också ökat. Denna genetiska mångfald gjorde det möjligt för dem att expandera till ett större utbud av havshabitat, ger större motståndskraft mot miljöförändringar, och en säker grund vid basen av havets näringsnät.

Denna stabilitet stödde sedan expansion i överflöd och mångfald av större plankton, fisk, däggdjur, och fåglar som är beroende av dessa födokällor. Men även om stabila och motståndskraftiga ekosystem hade återvänt två miljoner år efter massutrotningen, det tog ytterligare åtta miljoner år för artantal att helt återhämta sig till sina tidigare nivåer.

En varning från det förflutna

Dagens marina ekosystem är fortfarande lika beroende av planktonet vid sin bas som de var förr. Studier visar att populationer av modern plankton redan har minskat med så mycket som 40 %, och att 70 % av arterna vandrar mot polerna. Vi förstår fortfarande inte helt hur planktonarter till slut kan drivas till utrotning, men fossilregistret visar oss att utrotning är starkt format av klimatförändringar.

Om vi ​​fortsätter att släppa ut kol och stör marina ekosystem, vi riskerar att förlora en av dess kritiska kollagrande och livsmedelsförsörjande aktörer. Forskning visar att det kan ta naturen miljontals år att vända.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.