Vår planets värsta massutrotning inträffade för 252 miljoner år sedan när massiva vulkanutbrott orsakade katastrofala klimatförändringar. De allra flesta djurarter slocknade, och när dammet lagt sig, planeten gick in i de tidiga dagarna av dinosauriernas tidsålder. Forskare lär sig fortfarande om mönstren för vilka djur som dog ut och vilka som överlevde, och varför. I en ny studie i PNAS , forskare fann att även om utrotningar skedde snabbt i haven, livet på land genomgick en längre tid, mer utdragen period av utdöende.

"Folk antog att eftersom den marina utrotningen skedde under en kort tidsperiod, livet på land borde ha följt samma mönster, men vi fann att den marina utrotningen faktiskt kan vara en skiljetecken till en längre, mer utdragen händelse på land, säger Pia Viglietti, en postdoktor vid Chicago's Field Museum och huvudförfattare till PNAS studie.

"Fokus för att studera terrestrisk utrotning har i princip varit, 'Kan vi matcha mönstret i det markbundna med det som observeras i haven?' Och svaret är, 'Inte riktigt, " säger Ken Angielczyk, tidningens senior författare och curator för ryggradsdjurspaleontologi vid Field Museum. "Denna tidning är den första som verkligen fokuserar på ryggradsdjur och säger:'Nej, något pågick som var unikt för det terrestra riket."

En del av varför forskare hade tittat på de marina utdöendena för ledtrådar om vad som hände på land är att det finns ett mer komplett fossilregister över liv under vattnet. Om du vill bli en fossil, dö av vatten, där din kropp snabbt kommer att täckas av sediment, är ett bra sätt att få det att hända. Som ett resultat, paleontologer har visat ett tag att för 252 miljoner år sedan drabbades en massutrotning i slutet av permperioden, och inom 100, 000 år, mer än 85 % av de arter som lever i havet dog ut. Och även om det verkar som en lång tid för oss, det är väldigt snabbt i geologisk tid. Den marina versionen av den slutliga permiska utrotningen tog upp 100, 000 år av hela tre, 800, 000, 000 år som livet har funnits - motsvarande 14 minuter av ett helt år.

För att lära dig vad som hände med livet på land, Viglietti, Angelczyk, och deras kollegor undersökte fossiler från 588 fyrbenta fossila djur som levde i vad som nu är Sydafrikas Karoo Basin vid tiden för den permiska massutrotningen.

"Regionen där vi hittade fossilerna för den här studien är absolut vacker. De gröna bergssluttningarna är så inbjudande på en krispig sommarmorgon, det gör värmen som fortfarande väntar uthärdlig, " säger Zaituna Skosan, paleontologisamlingschefen vid Iziko South African Museum och en av tidningens medförfattare. "Att hitta bra fossiler är den bästa känslan, men också kortlivad då du måste fokusera och fortsätta leta efter ditt nästa fynd. Även den bästa fossilfyndaren förbiser ibland ett fantastiskt fynd. "

Forskarna skapade en databas och separerade fossilerna efter ålder, gruppera ihop exemplar med 300, 000-års tidsintervall. Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för forskarna att kvantifiera utseendet och försvinnandet av olika arter och titta på den större bilden av livet över tid, snarare än att bara förlita sig på enskilda exemplar för att berätta hela historien.

"Vår metod samlar data och säger, Okej, inom denna tidskorg har vi dessa arter, men när vi går upp, vi har dessa andra arter. Genom att tillämpa provtagningsmetoder på dessa papperskorgar, vi kan hjälpa till att korrigera problem som att ha fler eller färre prover samlade på olika tidsintervall eller platser. I sista hand, det låter oss kvantifiera hur mycket utrotning som sker och hur snabbt nya arter dyker upp, " säger Viglietti. "Istället för att lägga för mycket fokus på ett fossil, du sammanställer hundratals observationer ungefär i samma tidsintervall."

"För att räkna ut utrotningsmönster baserat på hundratals fossiler använde vi en typ av matematik som kallas statistik. När en art försvinner kan den antingen ha utrotats, eller det kan fortfarande finnas där ute, väntar på att bli upptäckt, men hittills oupptäckt, säger Roger Benson, en professor i paleobiologi vid University of Oxford och en av studiens medförfattare. "Vi var tvungna att ta itu med det innan vi kunde ha något förtroende för tidpunkten för utrotning. Matematiken är redan förstådd så det statistiska arbetet involverade att skriva datoralgoritmer för att extrahera den där viktiga signalen om utrotning från data."

En av arterna som hjälpte till att avslöja mönster av utrotning och återhämtning var Lystrosaurus , en växtätande tidig däggdjurssläkting som varierade från storleken på en liten hund till en ko, beroende på art. "Den hade en näbb och betar, det var inte det mest attraktiva djuret, men jag har en mjuk plats för Lystrosaurus eftersom det var som det första djuret jag studerade som student, så kommer full cirkel med Lystrosaurus i denna studie gjorde mig ganska glad, säger Viglietti.

Lystrosaurus är vad paleontologer kallar en "katastrof taxon" - en grupp som blomstrade under en tid då de flesta andra liv kämpade. " Lystrosaurus är som ett affischbarn för den slutpermiska utrotningen som alltid har framställts som detta djur som blomstrar i efterdyningarna av all denna utrotning och bara tar över, "säger Viglietti." Men vi ser Lystrosaurus uppträdde innan utrotningen ens började, det var redan rikligt. Det fick oss att fundera på vad som drev detta överflöd – om Lystrosaurus tog precis över det karga landskapet efter att andra djur dog ut, eller om miljön förändrades och Lystrosaurus anpassad till dessa förändringar som orsakade utrotning för alla dessa andra arter. Vår bästa gissning är den senare."

Undersöker fossiler som Lystrosaurus visade forskarna att den permiska utrotningen såg väldigt annorlunda ut på land än den gjorde i haven – det var mycket längre, mer utdragen affär. Med hjälp av den tidigare jämförelsen, om livets historia på jorden komprimerades till ett enda år och den slutliga permiska utrotningen dödade 95 % av havets djur på 14 minuter, markutrotningen skulle ha tagit tio gånger så lång tid, cirka två timmar och tjugo minuter.

Det är inte klart exakt varför massutrotningen skedde så mycket långsammare på land. "Ändringarna i jordens klimat var kumulativa och adderades över tiden. Ekosystemen stördes långsamt, och sedan kom det bara till en punkt där allt kollapsade, som strået som bryter kamelens rygg, " säger Viglietti. "Allt är bra, tills det inte är det."

En anledning till skillnaden kan vara att haven kan absorbera kemiska förändringar och stabilisera sig själva, till en viss punkt. "I dagens klimatkris, haven kan absorbera mycket koldioxid eller stiga i temperatur utan att folk inser, och så plötsligt får du plötsliga nedbrytningar av ekosystemet som försurning av havet och korallblekning, " säger Viglietti. Detsamma kan vara sant för de sena Permiska haven.

Att förstå vad som hände i slutet av Perms massutrotning ger oss ledtrådar om dinosauriernas uppkomst - många av de gamla däggdjurssläktingarna dog ut, lämnar ekologiska vakanser som dinosauriens förfäder utvecklades för att fylla. Men slut-Perm-utrotningen ger också insikter i massutrotningen som jorden för närvarande genomgår på grund av klimatförändringar och förstörelse av livsmiljöer.

"De miljöförändringar som vi orsakar och de effekter vi har på djur- och växtarter närmar sig den punkt där skalan är sådan att det egentligen inte finns något i mänsklighetens historia som är jämförbart, ", säger Angielczyk. "Fossilregistret kan ge oss en uppfattning om hur massiva kriser med biologisk mångfald är och hur de fortsätter."

"Det tar lång tid att återhämta sig från utrotning. När vi förlorar mångfald, det kommer inte att återhämta sig under vår livstid, det kommer att ta hundratusentals år, eller till och med miljoner, "Säger Viglietti. "Studier som den här visar vad vårt samhälle borde fokusera på."