Medlemmar av Syracuse Universitys College of Arts and Sciences skiner nytt ljus över ett bestående mysterium – ett som är under miljontals år.

Ett team av paleontologer ledda av professor Cathryn Newton har ökat forskarnas förståelse för huruvida devoniska marina faunaer, vars fossil finns i en berggrundsenhet i centrala New York, känd som Hamilton Group, var stabila i miljontals år innan de gav efter för vågor av utrotning.

Utifrån 15 år av kvantitativ analys med professorn Jim Brower (som dog 2018), Newton har fortsatt att undersöka strukturen hos dessa forntida fossila samhällen, bland de mest kända på jorden.

Gruppens resultat, rapporterat av Geological Society of America (GSA), tillhandahålla kritiska nya bevis för det ovanliga, långsiktig stabilitet i dessa devonska samhällen.

Sådan envishet, Newton säger, är en långvarig vetenskaplig gåta. Hon och hennes kollegor testade hypotesen att dessa forntida samhällen visade koordinerad stasis - en teori som försöker förklara arters uppkomst och försvinnande över geologisk tid.

Newton och Brower, tillsammans med deras elev Willis Newman G'93, fann att devoniska marina samhällena varierar mer i artsammansättning än vad teorin förutspår. Newton påpekar att de inte försökte motbevisa koordinerad stas utan snarare att få en mer sofistikerad förståelse för när den är tillämplig. "Att upptäcka mer om dynamiken i dessa till synes stabila devonska samhällen är avgörande, "Sådan kunskap har omedelbar betydelse för förändringar i marina samhällen i våra snabbt värmande hav."

Sedan geologen James Hall Jr. först publicerade en serie volymer om regionens fossiler och skikt från Devon på 1840-talet, Hamilton Group har blivit en magnet för både forskare och amatörsamlare. I dag, Centrala New York används ofta för att testa nya idéer om storskaliga förändringar i jordens organismer och miljöer.

Under mellandevontiden (för ungefär 380-390 miljoner år sedan), regionens faunasammansättning förändrades lite över 4-6 miljoner år. "Det är en betydande mängd för marina ryggradslösa samhällen att förbli stabila, eller 'låst, '" förklarar Newton, professor vid institutionen för geo- och miljövetenskap.

Hon, Brower och studerande forskare tillbringade år med att undersöka åtta samhällen av djur som en gång bodde i en varm, grunt hav på den norra kanten av Appalachian Basin (som, för evigheter sedan, låg söder om ekvatorn). När organismerna dog, sediment från havsbotten började täcka deras skal och exoskelett. Mineraler från sedimentet sipprade gradvis in i deras rester, får dem att fossilisera. Processen bevarade också många av dem i levande position, bevara originalmaterial på vissa platser.

Dessa fossiler befolkar för närvarande exponerad berggrund i centrala New York, allt från mjuka, mörk, djupvattenskiffer till hård, artrika, hylla siltsten. "Samhällen nära toppen av berggrunden uppvisar mer taxonomisk och ekologisk mångfald än de längst ner, " Newton säger. "Vi kan jämföra gemenskapstyper och sammansättning genom tiden. De är anmärkningsvärda platser."

Koordinerad stas har varit en källa till stridigheter sedan 1995, när den introducerades. I centrum för tvisten står två modellbaserade förklaringar:miljöspårning och ekologisk låsning.

Miljöspårning tyder på att faunan följer sin miljö. "Här, perioder av relativ stas flankeras av koordinerade utrotningar eller regionala försvinnanden. När miljön förändras, så gör marina faunaer, säger Newton, även professor i tvärvetenskapliga vetenskaper och dekan emerita för konst och vetenskap.

Ekologisk låsning, i kontrast, ser marina faunaer som tätt strukturerade samhällen, resistenta mot storskaliga taxonomiska förändringar. Traditionellt, denna modell har använts för att beskriva stabiliteten hos lägre Hamiltonfaunas.

Newton och hennes kollegor analyserade mer än 80 provplatser, var och en innehåller cirka 300 exemplar. Särskild tonvikt lades på Cardiff- och Pecksport-medlemmarna, två klippformationer i Finger Lakes-regionen som är en del av den antika Marcellus-undergruppen, känd för sina naturgasreserver.

"Vi fann att lägre Hamilton-faunas, med två undantag, har inte tydliga motsvarigheter bland de övre. Därför, våra kvantitativa tester stöder inte den ekologiska låsningsmodellen som en förklaring till samhällets stabilitet i dessa faunas, " fortsätter hon.

Newton betraktar detta projekt som en sista hyllning till Newman, professor i biologi vid State University of New York i Cortland, som dog 2014, och Brower, som blev allvarligt sjuk medan manuskriptet färdigställdes. "Jim visste att han förmodligen inte skulle leva för att se dess publicering, säger Newton, och tillägger att Brower dog när tidningen skickades till GSA.

Hon säger att detta nya arbete sträcker sig och, på vissa sätt, kompletterar teamets tidigare forskning genom att ytterligare analysera samhällsstrukturer i Marcellus-undergruppen. "Det har potential att förändra hur forskare ser på långsiktig stabilitet i ekologiska samhällen."