Leden van Syracuse University's College of Arts and Sciences werpen nieuw licht op een blijvend mysterie - een mysterie dat al miljoenen jaren in de maak is.

Een team van paleontologen onder leiding van professor Cathryn Newton heeft wetenschappers meer inzicht gegeven in de vraag of de Devoon mariene fauna, wiens fossielen zijn ondergebracht in een eenheid van gesteente in centraal New York, bekend als de Hamilton Group, waren miljoenen jaren stabiel voordat ze bezweken aan golven van uitsterven.

Op basis van 15 jaar kwantitatieve analyse met collega-professor Jim Brower (overleden in 2018), Newton is doorgegaan met het onderzoeken van de structuur van deze oude fossiele gemeenschappen, een van de meest bekende op aarde.

De bevindingen van de groep, gerapporteerd door de Geological Society of America (GSA), leveren kritisch nieuw bewijs voor het ongewone, stabiliteit op lange termijn van deze gemeenschappen in het Devoon.

Wat een doorzettingsvermogen, Newton zegt, is een al lang bestaand wetenschappelijk raadsel. Zij en haar collega's testten de hypothese dat deze oude gemeenschappen gecoördineerde stasis vertoonden - een theorie die de opkomst en verdwijning van soorten in geologische tijd probeert te verklaren.

Newton en Broer, samen met hun leerling Willis Newman G'93, ontdekte dat mariene gemeenschappen in het Devoon meer variëren in soortensamenstelling dan de theorie voorspelt. Newton wijst erop dat ze niet probeerden gecoördineerde stagnatie te weerleggen, maar eerder een meer verfijnd begrip te krijgen van wanneer het van toepassing is. "Meer ontdekken over de dynamiek van deze schijnbaar stabiele Devoon-gemeenschappen is van cruciaal belang, " zegt ze. "Zulke kennis heeft onmiddellijke betekenis voor veranderingen in de mariene gemeenschap in onze snel opwarmende zeeën."

Sinds geoloog James Hall Jr. in de jaren 1840 voor het eerst een reeks volumes publiceerde over de Devoon-fossielen en -lagen in de regio, de Hamilton Group is een magneet geworden voor zowel onderzoekswetenschappers als amateurverzamelaars. Vandaag, Centraal New York wordt vaak gebruikt om nieuwe ideeën over grootschalige veranderingen in de organismen en omgevingen van de aarde te testen.

Tijdens het Midden-Devoon (ongeveer 380-390 miljoen jaar geleden), de faunale samenstelling van de regio veranderde iets meer dan 4-6 miljoen jaar. "Het is een aanzienlijk bedrag voor mariene gemeenschappen van ongewervelde dieren om stabiel te blijven, of 'op slot, '" legt Newton uit, een professor bij de afdeling Aard- en Milieuwetenschappen.

Ze, Brower en student-onderzoekers hebben jarenlang acht gemeenschappen van dieren onderzocht die ooit in een warme, ondiepe zee aan de noordelijke rand van de Appalachian Basin (die, eeuwen geleden, ten zuiden van de evenaar liggen). Toen de organismen stierven, sediment van de zeebodem begon hun schelpen en exoskeletten te bedekken. Mineralen uit het sediment sijpelden geleidelijk in hun overblijfselen, waardoor ze verstarren. Het proces bewaarde ook velen van hen in levende positie, behoud van originele schaalmaterialen op sommige locaties.

Deze fossielen bevolken momenteel blootliggend gesteente in heel centraal New York, variërend van zacht, donker, diepwaterschalie te hard, soortenrijk, plank siltsteen. "Gemeenschappen in de buurt van de top van het gesteente vertonen meer taxonomische en ecologische diversiteit dan die aan de onderkant, " zegt Newton. "We kunnen de soorten gemeenschappen en de samenstelling door de tijd heen vergelijken. Het zijn opmerkelijke sites."

Gecoördineerde stagnatie is een bron van twist sinds 1995, toen het werd geïntroduceerd. Centraal in het geschil staan ​​twee op modellen gebaseerde verklaringen:het volgen van de omgeving en ecologische vergrendeling.

Het volgen van de omgeving suggereert dat fauna's hun omgeving volgen. "Hier, perioden van relatieve stilstand worden geflankeerd door gecoördineerde uitstervingen of regionale verdwijningen. Als de omgeving verandert, dat geldt ook voor mariene fauna, " zegt Newton, tevens hoogleraar interdisciplinaire wetenschappen en emeritus decaan van kunsten en wetenschappen.

Ecologische vergrendeling, in tegenstelling tot, beschouwt mariene fauna's als strak gestructureerde gemeenschappen, bestand tegen grootschalige taxonomische veranderingen. traditioneel, dit model is gebruikt om de stabiliteit van lagere Hamilton-fauna's te beschrijven.

Newton en haar collega's analyseerden meer dan 80 monsterlocaties, elk met ongeveer 300 exemplaren. Speciale nadruk werd gelegd op de leden van Cardiff en Pecksport, twee rotsformaties in het Finger Lakes-gebied die deel uitmaken van de oude Marcellus-subgroep, beroemd om zijn aardgasreserves.

"We ontdekten dat lagere Hamilton-fauna's, op twee uitzonderingen na, hebben geen duidelijke tegenhangers onder de hogere. Daarom, onze kwantitatieve tests ondersteunen het ecologische vergrendelingsmodel niet als verklaring voor de stabiliteit van de gemeenschap in deze fauna's, " gaat ze verder.

Newton beschouwt dit project als een laatste eerbetoon aan Newman, een professor in de biologie aan de State University van New York in Cortland, die stierf in 2014, en Broer, die ernstig ziek werd terwijl het manuscript werd afgerond. "Jim wist dat hij de publicatie ervan waarschijnlijk niet zou meemaken, " zegt Newton, eraan toevoegend dat Brower stierf toen het papier aan GSA werd voorgelegd.

Ze zegt dat dit nieuwe werk zich uitbreidt en, in sommige opzichten, voltooit het eerdere onderzoek van het team door de gemeenschapsstructuren in de Marcellus-subgroep verder te analyseren. "Het heeft het potentieel om de manier waarop wetenschappers de stabiliteit op lange termijn in ecologische gemeenschappen zien te veranderen."