De ergste massale uitsterving van onze planeet vond 252 miljoen jaar geleden plaats toen enorme vulkaanuitbarstingen een catastrofale klimaatverandering veroorzaakten. De overgrote meerderheid van de diersoorten is uitgestorven, en toen het stof was neergedaald, de planeet ging de vroege dagen van het tijdperk van dinosaurussen in. Wetenschappers leren nog steeds over de patronen van welke dieren zijn uitgestorven en welke hebben overleefd, en waarom. In een nieuwe studie in PNAS , onderzoekers ontdekten dat terwijl uitsterven snel plaatsvond in de oceanen, het leven op het land duurde langer, meer uitgesponnen periode van uitsterven.

"Mensen gingen ervan uit dat, omdat het uitsterven van de zee in korte tijd plaatsvond, het leven op het land had hetzelfde patroon moeten volgen, maar we ontdekten dat het uitsterven van de zee eigenlijk een interpunctie kan zijn voor een langer, meer uitgesponnen evenement op het land, " zegt Pia Viglietti, een postdoctoraal onderzoeker bij Chicago's Field Museum en de hoofdauteur van de PNAS studie.

"De focus voor het bestuderen van het uitsterven van het land was in feite, 'Kunnen we het patroon in het aardse rijk matchen met wat er in oceanen wordt waargenomen?' En het antwoord is, 'Niet echt, '" zegt Ken Angielczyk, senior auteur en curator van paleontologie van gewervelde dieren in het Field Museum. "Dit artikel is het eerste dat zich echt richt op gewervelde dieren en zegt:'Nee, er was iets aan de hand dat uniek was voor het aardse rijk.'"

Een deel van de reden waarom wetenschappers naar het uitsterven van de zee hebben gekeken voor aanwijzingen over wat er op het land is gebeurd, is dat er een completer fossielenbestand is van het leven onder water. Als je een fossiel wilt worden, sterven door water, waar je lichaam snel bedekt raakt met sediment, is een goede manier om dat voor elkaar te krijgen. Als resultaat, paleontologen weten al een tijdje dat 252 miljoen jaar geleden een massale uitsterving toesloeg aan het einde van de Perm-periode, en binnen 100, 000 jaar, meer dan 85% van de soorten die in de oceaan leven, is uitgestorven. En hoewel dat voor ons een lange tijd lijkt, dat is erg snel in geologische tijd. De mariene versie van het uitsterven aan het einde van het Perm nam 100, 000 jaar van de hele 3, 800, 000, 000 jaar dat er leven bestaat - het equivalent van 14 minuten op een heel jaar.

Om erachter te komen wat er met het leven op het land is gebeurd, Viglietti, Angielczyk, en hun collega's onderzochten fossielen van 588 vierpotige fossiele dieren die leefden in wat nu het Karoo-bekken van Zuid-Afrika is ten tijde van het massale uitsterven van het Perm.

"De regio waar we de fossielen voor deze studie hebben gevonden, is absoluut prachtig. De groene bergachtige hellingen zijn zo uitnodigend op een frisse zomerochtend, het maakt de hitte die nog moet komen draaglijk, " zegt Zaituna Skosan, de manager paleontologiecollecties van het Iziko South African Museum en een van de co-auteurs van het artikel. "Goede fossielen vinden is het beste gevoel, maar ook van korte duur, want je moet je concentreren en blijven zoeken naar je volgende vondst. Zelfs de beste fossielenvinder ziet soms een geweldige vondst over het hoofd."

De onderzoekers creëerden een database en scheidden de fossielen op leeftijd, het groeperen van exemplaren per 300, tijdsintervallen van 000 jaar. Deze benadering stelde de onderzoekers in staat om het uiterlijk en de verdwijning van verschillende soorten te kwantificeren en naar het grotere plaatje van het leven in de loop van de tijd te kijken, in plaats van alleen te vertrouwen op individuele exemplaren om het hele verhaal te vertellen.

"Onze aanpak verenigt de gegevens en zegt:Oke, binnen deze tijdsbak hebben we deze soorten, maar als we omhoog gaan, we hebben deze andere soorten. Door bemonsteringsmethoden op deze bakken toe te passen, we kunnen helpen bij het oplossen van problemen zoals het hebben van meer of minder monsters die in verschillende tijdsintervallen of plaatsen zijn verzameld. uiteindelijk, het laat ons kwantificeren hoeveel uitsterven plaatsvindt en hoe snel nieuwe soorten verschijnen, "zegt Viglietti. "In plaats van te veel nadruk te leggen op één fossiel, je verzamelt ongeveer honderden waarnemingen in hetzelfde tijdsinterval."

"Om patronen van uitsterven te achterhalen op basis van honderden fossielen, gebruikten we een soort wiskunde die statistiek wordt genoemd. Als een soort verdwijnt, kan deze zijn uitgestorven, of het kan er nog zijn, wachten om ontdekt te worden, maar tot nu toe onopgemerkt, " zegt Roger Benson, een professor in paleobiologie aan de Universiteit van Oxford en een van de co-auteurs van de studie. "Daar moesten we mee omgaan voordat we enig vertrouwen konden hebben in de timing van uitsterven. De wiskunde is al begrepen, dus het statistische werk omvatte het schrijven van computeralgoritmen om dat allerbelangrijkste signaal van uitsterven uit de gegevens te halen."

Een van de soorten die heeft bijgedragen aan het onthullen van patronen van uitsterven en herstel was: Lystrosaurus , een herbivoor vroeg zoogdierfamilielid dat varieerde van de grootte van een kleine hond tot een koe, afhankelijk van de soort. "Het had een snavel en slagtanden, het was niet het meest aantrekkelijke dier, maar ik heb een zwak voor Lystrosaurus omdat het het eerste dier was dat ik als afstudeerder bestudeerde, dus de cirkel rond met Lystrosaurus in deze studie maakte me heel gelukkig, ' zegt Viglietti.

Lystrosaurus is wat paleontologen een 'ramptaxon' noemen - een groep die bloeide in een tijd waarin de meeste andere levens het moeilijk hadden. " Lystrosaurus is als een affiche voor het einde-Perm uitsterven dat altijd is afgeschilderd als dit dier dat floreert in de nasleep van al dit uitsterven en het gewoon overneemt, " zegt Viglietti. "Maar we zien Lystrosaurus verschijnen voordat het uitsterven zelfs maar begonnen was, het was al overvloedig. Het zette ons aan het denken over wat die overvloed dreef - als Lystrosaurus nam net het dorre landschap over nadat andere dieren uitstierven, of als de omgeving aan het veranderen was en Lystrosaurus aangepast aan deze veranderingen die het uitsterven van al deze andere soorten veroorzaakten. Onze beste gok is het laatste."

Het onderzoeken van fossielen zoals Lystrosaurus toonde de onderzoekers aan dat het uitsterven van het Perm er op het land heel anders uitzag dan in de oceanen - het duurde veel langer, meer uitgesponnen affaire. Met behulp van de eerdere vergelijking, als de geschiedenis van het leven op aarde in één jaar zou worden gecomprimeerd en het uitsterven aan het einde van het Perm 95% van de dieren in de oceaan zou doden in een kwestie van 14 minuten, het uitsterven van het land zou tien keer zo lang hebben geduurd, ongeveer twee uur en twintig minuten.

Het is niet precies duidelijk waarom de massale uitsterving zo veel langzamer op het land gebeurde. "De veranderingen in het klimaat op aarde waren cumulatief en werden in de loop van de tijd opgeteld. Ecosystemen werden langzaam verstoord, en toen kwam het op een punt waarop alles instortte, als de strohalm die de kameel breekt, " zegt Viglietti. "Alles is in orde, totdat het niet meer is."

Een reden voor de discrepantie zou kunnen zijn dat de oceanen chemische veranderingen kunnen absorberen en zichzelf kunnen stabiliseren, tot op zekere hoogte. "In de huidige klimaatcrisis, de oceanen kunnen veel koolstofdioxide opnemen of in temperatuur stijgen zonder dat mensen het beseffen, en dan krijg je ineens plotselinge ineenstortingen van ecosystemen, zoals oceaanverzuring en koraalverbleking, ", zegt Viglietti. Hetzelfde zou kunnen gelden voor de late Perm-oceanen.

Begrijpen wat er gebeurde in de massa-extinctie aan het einde van het Perm geeft ons aanwijzingen over de opkomst van de dinosauriërs - veel van de oude zoogdierverwanten stierven uit, ecologische vacatures achterlatend die de voorouders van dinosauriërs evolueerden om te vullen. Maar het uitsterven aan het einde van het Perm biedt ook inzicht in de massale uitstervingsgebeurtenis die de aarde momenteel ondergaat als gevolg van klimaatverandering en vernietiging van habitats.

"De veranderingen in het milieu die we veroorzaken en de effecten die we hebben op dier- en plantensoorten, bereiken een punt waarop de schaal zo groot is dat er niet echt iets in de menselijke geschiedenis is dat vergelijkbaar is, ", zegt Angielczyk. "Het fossielenbestand kan ons een idee geven van hoe enorme biodiversiteitscrises eruit zien en hoe ze verlopen."

"Het duurt lang om te herstellen van uitsterven. Als we diversiteit verliezen, het zal niet herstellen tijdens ons leven, het gaat honderdduizenden jaren duren, of zelfs miljoenen, ", zegt Viglietti. "Studies als deze laten zien waar onze samenleving zich op zou moeten richten."