Met behulp van een combinatie van fossielen en chemische markers, wetenschappers hebben bijgehouden hoe een periode van wereldwijd lage oceaanzuurstof een marien ecosysteem uit het vroege Jura veranderde in een gestresste gemeenschap die door slechts een paar soorten wordt bewoond.

Het onderzoek werd geleid door Rowan Martindale, een assistent-professor aan de Universiteit van Texas aan de Austin Jackson School of Geosciences, en gepubliceerd in druk in paleogeografie, paleoklimatologie, paleo-econologie op 15 juli. De studie was co-auteur van Martin Aberhan, een curator bij het Instituut voor Evolutie en Biodiversiteitswetenschap van het Natuurhistorisch Museum in Berlijn, Duitsland.

De studie richt zich op een recent ontdekte fossielensite in Canada, gelegen aan de Ya Ha Tinda Ranch nabij Banff National Park in het zuidwesten van Alberta. De site registreert fossielen van organismen die ongeveer 183 miljoen jaar geleden leefden tijdens het vroege Jura in een ondiepe zee die ooit de regio bedekte.

De fossielensite verbreedt het wetenschappelijke record van de Toarcian Oceanic Anoxic Event, een periode van lage zuurstof in ondiepe oceaanwateren die wordt verondersteld te worden veroorzaakt door enorme vulkaanuitbarstingen. De Oceanic Anoxic Event werd op deze locatie geïdentificeerd door het geochemische record dat in de rotsen is bewaard. Deze geochemische gegevens zijn verzameld in een eerder onderzoeksproject onder leiding van Benjamin Gill en Theodore Them van Virginia Tech. Het zuurstofgehalte van de omgeving tijdens het vroege Jura beïnvloedt het type en de hoeveelheid koolstof die in gesteenten wordt bewaard, waardoor het geochemische record een belangrijke methode is voor het volgen van een anoxische gebeurtenis.

"We hebben dit prachtige geochemische record dat ons een ruggengraat geeft voor de timing van de Oceanic Anoxic Event, " zei Martindale, een onderzoeker in de afdeling Geologische Wetenschappen van de Jackson School. "Dus met dat kader kunnen we kijken naar de bentische gemeenschap, de organismen die op de bodem van de oceaan leven, en vraag 'hoe reageerde deze gemeenschap op de anoxische gebeurtenis?'

De fossielen laten zien dat vóór de anoxische gebeurtenis, de mariene gemeenschap van Ya Ha Tinda was divers, en inclusief vis, ichthyosauriërs (uitgestorven mariene reptielen die op dolfijnen leken), zeelelies, kreeften, mosselen en oesters, ammonieten, en coleoïden (inktvisachtige octopoden). Tijdens de anoxische gebeurtenis stortte de gemeenschap in, geherstructureerd, en de organismen die erin leven zijn gekrompen. De mosselen die vóór de anoxische gebeurtenis het meest in de gemeenschap aanwezig waren, werden volledig weggevaagd en vervangen door verschillende soorten.

De kokkels die tijdens en na het evenement overleefden waren veel kleiner dan de kokkels van voor het evenement, wat suggereert dat lage zuurstofniveaus hun groei beperkten.

Het zeeleven dat voor en tijdens de anoxische gebeurtenis bij Ya Ha Tinda is geregistreerd, is vergelijkbaar met fossielen die op Europese locaties zijn gevonden. Crispin Little, een hoofddocent paleontologie aan de Universiteit van Leeds die niet betrokken was bij het onderzoek, zei dat de gelijkenis tussen de sites de wijdverbreide aard van de anoxische gebeurtenis onderstreept.

"Dit bevestigt eerder werk dat suggereert dat de T-OAE (anoxische gebeurtenis) echt een wereldwijde gebeurtenis was, ' zei Klein.

Echter, terwijl andere sites herstelden van de anoxische gebeurtenis, het milieu bij Ya Ha Tinda bleef onder druk staan. Ook voor kleine, winterharde tweekleppigen, het leven was zwaar.

"Een van de interessante dingen over het herstel [bij Ya Ha Tinda] is dat we eigenlijk minder individuen zien op een moment dat we gemeenschapsherstel zouden moeten zien, ' zei Martindale.

De fossielen suggereren dat de omgeving lokale spanningen onderging die zuurstof laag hielden, zei Martindale. Er is meer onderzoek nodig om te ontrafelen waarom het leven op Ya Ha Tinda niet in hetzelfde tempo herstelde als op andere plaatsen.

Omdat de oceanische anoxische gebeurtenis een neveneffect was van klimaatverandering, terugkijken op oude mariene gemeenschappen kan een venster zijn op de mogelijke gevolgen van aanhoudende en toekomstige klimaatverandering, zei co-auteur Martin Aberhan.

"Een les die we uit deze studie kunnen leren, is dat, op een menselijke tijdschaal, klimaatgerelateerde stress kan zeer langdurige gevolgen hebben, zonder tekenen van herstel gedurende honderdduizenden jaren, en dat de gemeenschappen voor en na een klimaatcrisis er heel verschillend uit kunnen zien qua samenstelling en ecologisch functioneren, ' zei Aberhan.