Een nieuwe studie gepubliceerd op 30 april in de Proceedings van de National Academy of Sciences identificeerde drie factoren die cruciaal waren voor de opkomst van zoogdiergemeenschappen sinds ze voor het eerst ontstonden tijdens het tijdperk van de dinosauriërs:de opkomst van bloeiende planten, ook bekend als angiospermen; de evolutie van tribosphene kiezen bij zoogdieren; en het uitsterven van niet-aviaire dinosaurussen, die de concurrentie tussen zoogdieren en andere gewervelde dieren in terrestrische ecosystemen verminderde.

Eerder, zoogdieren in het tijdperk van dinosaurussen werden beschouwd als een relatief klein deel van hun ecosystemen en werden beschouwd als klein van stuk, nachtelijk, op de grond levende insecteneters. Volgens deze al lang bestaande theorie, het was pas bij de massa-extinctie van K-Pg, ongeveer 66 miljoen jaar geleden, die alle niet-vogeldinosaurussen heeft uitgeroeid, dat zoogdieren toen konden bloeien en diversifiëren. Een verbazingwekkend aantal fossiele ontdekkingen in de afgelopen 30 jaar heeft deze theorie uitgedaagd, maar de meeste studies keken alleen naar individuele soorten en geen enkele heeft patronen op gemeenschapsschaal gekwantificeerd van de opkomst van zoogdieren in het Mesozoïcum.

Co-auteurs zijn Meng Chen, een alumnus van de University of Washington en huidig ​​postdoctoraal onderzoeker aan de Nanjing University; Caroline Stromberg, een biologieprofessor aan de Universiteit van Washington en curator van paleobotanie in het Burke Museum of Natural History &Culture van de UW; en Gregory Wilson, een UW universitair hoofddocent biologie en Burke Museum curator van paleontologie van gewervelde dieren. Het team creëerde een Rubik's Cube-achtige structuur die 240 "eco-cellen" identificeert die mogelijke ecologische rollen van zoogdieren in een bepaalde ecospace vertegenwoordigen. Deze 240 eco-cellen dekken een breed scala aan lichaamsafmetingen, dieet voorkeuren, en manieren om kleine zoogdieren te verplaatsen. Wanneer een bepaald zoogdier een bepaald type rol of ecocel vervulde, het vulde een plek in de 'Rubik's Cube.' Deze methode biedt de eerste uitgebreide analyse van evolutionaire en ecologische veranderingen van fossiele zoogdiergemeenschappen voor en na massale uitsterving van K-Pg.

"We kunnen de ecologie van uitgestorven soorten niet rechtstreeks observeren, maar lichaamsgrootte, voedingsvoorkeuren en voortbeweging zijn drie aspecten van hun ecologie die relatief gemakkelijk kunnen worden afgeleid uit goed bewaarde fossielen, " zei Chen. "Door de ecospace te bouwen met behulp van deze drie ecologische aspecten, we kunnen de plekken die per soort zijn gevuld visueel identificeren en de afstand ertussen berekenen. Dit stelt ons in staat om de ecologische structuur van uitgestorven en bestaande gemeenschappen te vergelijken, ook al delen ze geen van dezelfde soorten."

Het team analyseerde levende zoogdieren om af te leiden hoe fossiele zoogdieren een rol vervulden in hun ecosystemen. Ze onderzochten 98 kleine zoogdiergemeenschappen uit verschillende biomen over de hele wereld, een aanpak die op deze schaal nog niet is geprobeerd. Vervolgens gebruikten ze deze moderne referentiedataset om vijf uitzonderlijk bewaarde paleogemeenschappen van zoogdieren te analyseren - twee gemeenschappen uit de Jura en twee gemeenschappen uit het Krijt uit het noordoosten van China, en een Eoceen Epoch-gemeenschap uit Duitsland. Meestal zijn zoogdierfossielen uit het Mesozoïcum onvolledig en bestaan ​​ze uit fragmentarische botten of tanden. Met behulp van deze opmerkelijk bewaarde fossielen kon het team de ecologie van deze uitgestorven zoogdiersoorten afleiden, en kijk naar veranderingen in de structuur van de zoogdiergemeenschap gedurende de laatste 165 miljoen jaar.

Het team vond dat in de huidige gemeenschappen van hedendaagse zoogdieren, ecologische rijkdom wordt voornamelijk bepaald door het vegetatietype, met 41 procent van de kleine zoogdieren die ecocellen vullen, vergeleken met 16 procent in de paleogemeenschappen. De vijf paleogemeenschappen van zoogdieren waren ook ecologisch verschillend van moderne gemeenschappen en wezen op belangrijke veranderingen in de loop van de evolutie. Locomotorische diversificatie vond voor het eerst plaats tijdens het Mesozoïcum, mogelijk vanwege de diversiteit aan microhabitats, zoals bomen, bodems, meren en andere substraten om in lokale omgevingen te bezetten. Pas in het Eoceen werden zoogdieren groter en breidden ze hun dieet uit van voornamelijk vlees, insectenivoor en omnivoor om meer soorten op te nemen met een dieet dat wordt gedomineerd door planten, inclusief fruit. Het team stelde vast dat de opkomst van bloeiende planten, nieuwe soorten tanden en het uitsterven van dinosaurussen hebben deze veranderingen waarschijnlijk veroorzaakt.

Vóór de opkomst van bloeiende planten, zoogdieren vertrouwden waarschijnlijk op coniferen en andere zaadplanten voor hun leefgebied, en hun bladeren en mogelijk zaden voor voedsel. Door het Eoceen, bloeiende planten waren zowel divers als dominant in bosecosystemen. Bloeiende planten zorgen voor beter beschikbare voedingsstoffen door hun snelgroeiende bladeren, vlezige vruchten, zaden en knollen. Wanneer ze dominant worden in bossen, ze hebben terrestrische ecosystemen fundamenteel veranderd door nieuwe levenswijzen mogelijk te maken voor een verscheidenheid aan zoogdieren en andere in het bos levende dieren, zoals vogels.

"Bloeiende planten hebben echt een revolutie teweeggebracht in terrestrische ecosystemen, "zei Strömberg. "Ze hebben een breder scala aan groeivormen dan alle andere plantengroepen - van gigantische bomen tot kleine eenjarige kruiden - en kunnen sneller voedingsrijke weefsels produceren dan andere planten. Dus toen ze ecosystemen begonnen te domineren, ze zorgden voor een grotere verscheidenheid aan levenswijzen en ook voor een veel grotere 'verpakking' van soorten met vergelijkbare ecologische rollen, vooral in tropische bossen."

Tribosphenische kiezen - complexe multifunctionele wangtanden - kwamen veel voor bij zoogdieren in het late Krijt. Mutaties en natuurlijke selectie hebben de vorm van deze kiezen drastisch veranderd, waardoor ze nieuwe dingen kunnen doen, zoals slijpen. Beurtelings, hierdoor konden kleine zoogdieren met dit soort tanden nieuwe soorten voedsel eten en hun dieet diversifiëren.

als laatste, de massale uitsterving van K-Pg die 66 miljoen jaar geleden alle dinosauriërs heeft uitgeroeid, behalve vogels, bood zoogdieren een evolutionaire en ecologische kans. Kleine lichaamsgrootte is een manier om te voorkomen dat je wordt opgegeten door dinosaurussen en andere grote gewervelde dieren. De massale uitsterving heeft niet alleen de belangrijkste roofdieren van zoogdieren verwijderd, maar verwijderde ook kleine dinosaurussen die met zoogdieren concurreerden om hulpbronnen. Door deze ecologische vrijlating konden zoogdieren uitgroeien tot grotere maten en de rollen vervullen die de dinosaurussen ooit hadden.

"De oude theorie dat vroege zoogdieren in toom werden gehouden door dinosaurussen heeft enige waarheid, " zei Wilson. "Maar onze studie toont ook aan dat de opkomst van moderne zoogdiergemeenschappen veelzijdig was en afhing van tandheelkundige evolutie en de opkomst van bloeiende planten."