Efter en masseudslettelse ved Devonian og Carbonifer turnen blev hvirveldyrene knust • Alexander Markov • Videnskabsnyheder om "Elements" • Evolution, Paleontology

Efter en masseudslettelse ved drejningen af ​​Devonian og Carboniferous blev hvirveldyrene knust

Fig. 1. Ændringer i hvirveldyrs gennemsnitlige kropsstørrelse i Devonian – Early Carboniferous. På diagrammerne på den lodrette akse – kropslængde i centimeter (logaritmisk skala) den horisontale – Geologisk tid (Devonian: Lochkivsky, Prag, Emsk, Eifel, Liv, Fransk, Famenian; Tidlig Carbonifer (Missisipian): Tournais, Visean, Serpukhov). Alderen af ​​grænserne for århundreder for en million år siden (Ma, megaannus) er specificeret på den nederste graf. Lodret grå stribe Massen udryddelse ved drejningen af ​​Devonian og Carboniferous (Hangenberg event) er vist. Til venstre viser hovedgrupperne af Devonian og tidlige kulsyrevertebrater. farve overholde linje farver på diagrammerne B og C. En – generel tendens for alle hvirveldyr generelt. B – Individuelle tendenser for de syv største taxa: Jawless (Agnathans), Placoderm (Placoderms), Rayfined (Actinopterygii), Lobed-passer (Sarcopterygii), Tetrapod (Tetrapoda), Bruskfisk (Chondrichthyes), Acantod (Acanthodians). C – individuelle tendenser for subtaxer Horisontale linjer betyder ingen signifikant stigning eller nedsættelse. Figur fra den diskuterede artikel iVidenskab

Udryddelsen i slutningen af ​​Devonian-perioden var en af ​​de største i vertebrat-subtypens historie.Analysen af ​​en stor mængde data på de devonske og carbonale vertebrater viste, at under Devonian steg den gennemsnitlige kropsstørrelse af disse dyr støt, men efter krisen begyndte hvirveldyrene at krympe. Den nedadgående tendens er tydelig gennem hele den tidlige Carboniferous. Det kan ikke forklares enten ved selektiv udryddelse af store former under en krise eller ved udsving i klima og iltindhold i atmosfæren. Mest sandsynligt var shredding forbundet med en ændring i lokalsamfundets struktur, men de specifikke mekanismer forbliver mystiske.

Sent Devonian udryddelse er en af ​​de fem største krise begivenheder i Phanerozoic biota historie (se Late Devonian udryddelse). Fire andre store udryddelser (se de største udryddelseshændelser) forekom ved grænserne af Ordovician og Silurian, Permian og Triassic, Triassic og Jurassic, Cretaceous og Paleogene.

Udryddelsen i slutningen af ​​Devonian var ikke samtidig. Det består af flere begivenheder ("pulser" af udryddelse), adskilt af mellemrum af millioner af år. Den største omstrukturering fandt sted ved Frasnian og Famenianernes århundredes omsætning for 372 millioner år siden (Kelvasser-begivenheden) og ved omkørslen af ​​Devonian og Carboniferous (Famennian og Tournaisiske århundreder) for 359 millioner år siden(Hangenberg arrangement). Efterfølgende "pulser" af udryddelse ramte forskellige grupper af organismer i varierende grad. For eksempel oplevede reef-bygnings hvirvelløse dyr som koraller og stromopopater mest fra Kelvasser-hændelsen og hvirveldyr, som i Devonian var repræsenteret af talrige fisk og fisklignende (Devonian, ikke uden grund kaldet "alder") samt de første tetrapoder fra Hangenberg. Det var næsten den største udryddelse i vertebrat-subtypens historie: Ved grænsen for Devonian og Carboniferous døde 50% af enhederne, og mere end 96% af hvirveldyrsarterne udløb.

Det er kendt, at miljøkriser kan påvirke store tendenser i udviklingen af ​​kropsstørrelse, især som fører til slibning af fauna. For eksempel påvirket den sene Pleistocene-udryddelse primært store pattedyr (se Probability of extinction i late Pleistocene af forskellige pattedyrarter afhængig af deres størrelse, Elements, 07.12.2009). I efterkrisen og generelt rolige perioder er der ofte en tendens til at stige i størrelse (se Maksimal størrelse af jordbaserede pattedyr voksede eksponentielt, "Elements", 12/02/2010).

Indtil nu har ingen fra dette synspunkt analyseret omstruktureringen af ​​hvirveldyrsfaunaen ved grænsen til Devonian og Carboniferous. Amerikanske paleontologer har fyldt dette hul ved at analysere data for alle Devonian og Early Carbonifer vertebrater, for hvilke kropslængde er kendt. Sådanne data kunne indsamles for 1120 arter (for nogle fossile arter kan kropsstørrelse ikke etableres – for eksempel hvis det kun er en hajart, der kun beskrives i tænderne). Det viste sig, at hvirveldyrene i hele Devonian steget støt i størrelse (figur 1A, venstre del af grafen). Efter den Devonian og Carboniferous grænse var tendensen imidlertid omvendt: hvirveldyrene begyndte at krympe (figur 1A, højre del af grafen). Tournais (i den første – Tournaisian – tidlig Carboniferous) var de gennemsnitlige hvirveldyr betydeligt større end Visean, og de var igen større end Serpukhov (visum og Serpukhov – anden og tredje århundrede af den tidlige Carboniferous).

Selvfølgelig har paleontologer bemærket før hvirveldyrene efter grænsen til Devonian og Carboniferous bliver mindre, men nu er denne observation bekræftet af pålidelige statistikker. Sammenligning af de opnåede grafer med detaljerede data om udvalgte velbevarede og velundersøgte mineralkomplekser var forfatterne overbevisteat de tendenser, der findes af dem, også spores på niveauet for de enkelte paleo-samfund. Det betyder, at de højst sandsynligt ikke er en artefakt til måling af "gennemsnitstemperatur på et hospital" eller selektiv ufuldstændighed af den fossile rekord.

Efter at have undersøgt forskellige grupper af hvirveldyr separat, fandt forfatterne, at væksten i kropslængden i Devonian forekom i de fleste grupper parallelt. Gradvist blev den rustningsbeklædte jawless, ostracoderm og den mest forskelligartede på midten og sen Devonian placoderms og lobed-plumped og dynamisk udviklende bruskfisker større og større (figur 1B, figur 2). Der var ingen signifikant vækst i størrelsen kun for acantoder og tetrapoder (i sidstnævnte, sandsynligvis blot fordi de var store fra begyndelsen). Dette svarer til den såkaldte Cope's regel: I stille perioder mellem kriser øges den gennemsnitlige kropsstørrelse i mange grupper af dyr. Mekanismerne i denne vækst kan være forbundet med det evolutionære våbenkapløb mellem rovdyr og bytte: valg hjælper med at øge ofrenes størrelse, fordi store personer er mindre tilbøjelige til at blive spist af rovdyr, og en stigning i byttedyr fører til udvælgelse af store størrelser fra rovdyr.Et andet incitament til at øge størrelsen er intraspecifik konkurrence, som ofte forværres under stabile forhold. I konkurrence med kongenere til territoriet, seksuelle partnere og andre ressourcer har store individer som hovedregel en fordel.

Fig. 2. Dynamikken i den generiske mangfoldighed af de devonske og tidlige karbonatvertebrater (antallet af slægter efter århundreder). Sort linje – samlet mangfoldighed farve linjer – separate grupper grå linje – antallet af slægter, for hvilke kropsstørrelse er kendt (den kendsgerning, at den grå linje i den højre del af grafen er mere og mere bag den sorte, forklares af stigningen i antallet af hajer, der kun kendes af tænderne). Figur fra yderligere materialer til artiklen under drøftelse i Videnskab

Massens udryddelse i slutningen af ​​Devonian var selektiv. De tidligere dominanter – ostracoderms, placoderms og lobed-to-feathers – har givet plads til nye dominerende grupper – bruskfisk (forfædre af moderne hajer og stråler) og ray-findered (actinopterii); Fig. 2.

Under massedrættelsen i nogle grupper led store repræsentanter mere end små. Årsagerne til dette er også mere eller mindre indlysende. I store dyrearter er ceteris paribus lavere, og i tilfælde af pludselige ændringer i miljøet er små arter mere tilbøjelige til at blive uddødt end massesorter.En anden vigtig faktor er den hurtige ophobning af genetisk belastning i små populationer (se Stort pattedyr kan være truet med udryddelse på grund af akkumulering af skadelige mutationer, Elets, 28. august 2007). Som et resultat af den selektive udryddelse af store arter og den hurtige efterkrisediversitet mellem små overlevende viste den gennemsnitlige størrelse af Tournois ray-finned og lobe-pollineret sig at være mindre end deres Devonian forgængere.

På den anden side var der blandt de overlevende hvirveldyrskrise mange store former. Faktum er, at stor størrelse ikke kun korrelerer med risikofaktorer, såsom lav befolkningsstørrelse, men også med visse egenskaber, som derimod reducerer risikoen for udryddelse, når forholdene svinger. Blandt store hvirveldyr er der mange K-strateger (se teori om r / K-udvælgelse), det vil sige dyr, som reproducerer langsomt, men investerer mange ressourcer i hver efterkommer og derfor har lav børne dødelighed. Sådanne dyr lever normalt længe, ​​det er lettere at tolerere udsving i abiotiske forhold og kan derfor indtage større økologiske nicher. Alt dette reducerer risikoen for udryddelse under en krise. Som et resultat heraf, i de tidlige kulsyregrupper af hvirveldyr, sammen med de små ting, der opdrætter efter krisen,der er også et mærkbart antal store former, hvoraf mange er relikvier af grupper, der blomstrer i Devonian (figur 3).

Fig. 3. Forholdet mellem store og små hvirveldyr i fire velbegrundede præ- og postkrisepalokommuner (En, B – Andreevka, Tula-regionen, C, D – skotske steder Foulden og Glencartholm). For hvert fællesskab nederst til højre specificeret alder i millioner år (Ma, megaannus). Hvert afbildet dyr svarer til en art af hvirveldyr. Gruppe farve kodning – som i fig. 1 og 2 (rød – bruskfisk, lilla – lobed-bestøvet, grøn – placoderm, gul – tetrapoder, blå – acanthic, blå ray-rayed). Skala længde 1 m. Det ses, at småskala arter dominerer i tidlige kulmiljøer, selvom store forekommer også. Figur fra den diskuterede artikel i Videnskab

Faldet i hvirveldyrsstørrelsen i den tidlige karbonholdige (fig. 1A, højre del af grafen) kan ikke forklares ved den selektive udryddelse af store dyr under krisen, fordi makuleringen fortsatte i hele den tidlige Carboniferous, og det var en forholdsvis stille æra uden alvorlige miljøkatastrofer.

Strimlingen påvirket ikke alle grupper af hvirveldyr. Det var stærkest manifesteret i bruskfisk, den mest forskelligartede gruppe af tidlige kulsyrevertebrater. I andre grupper synes den gennemsnitlige størrelse ikke at være faldet, men det er kun, hvis vi betragter alle typer som "lige", det vil sige ikke tage højde for deres relative overflod. I en række grupper (for eksempel i strålefisk, som i den tidlige Carbonifer blev den næststørste gruppe efter brusk), blev store arter sjældnere og små – rigelige og allestedsnærværende. Tilsyneladende bidrog en accelereret specialisering i små hvirveldyr til et vigtigt bidrag til den generelle tendens: Små former, der var mere udbredte, gav oftere anledning til nye arter, der arvede små størrelser fra deres forfædre.

Sammenligning af dynamikken i hvirveldyrets størrelse med data om klima og iltindhold i atmosfæren konkluderede forfatterne, at disse faktorer ikke kan forklare den observerede tendens til slibning. Under den senlige Devonian og early Carbonifer øgedes oxygenkoncentrationen i atmosfæren, og den globale temperatur faldt. En af de mulige årsager er, at jordens vegetation for første gang i historien begyndte at blomstre. Skovøkosystemer opstod og begyndte at sprede sig hurtigt (seFundet de ældste træer, "Elements", 04.24.2007; Den ældste skov på Jorden var mindst tredelt, "Elements", 03/22/2012). Der var stadig ingen at nedbryde det døde træ: svampe, der kunne behandle lignin, syntes tilsyneladende kun i anden halvdel af carbonet (D. Floudas et al., 2012.). Derfor blev det meste af det kulstof, der blev registreret af jordbaserede planter under fotosyntese, begravet og returnerede ikke til atmosfæren. Dette førte ud over at mætte atmosfæren med ilt til den modsatte drivhuseffekt og afkøling. Men disse tendenser blev observeret både i den senke Devonian og i den tidlige Carboniferous, og størrelsen af ​​hvirveldyrene på denne monotone baggrund voksede først og begyndte pludselig at falde.

Mest sandsynligt var slibningen af ​​hvirveldyr, der fortsatte under den tidlige Carboniferous, forbundet med en ændring i lokalsamfundets struktur og valgretningen. At sige noget mere specifikt er stadig vanskeligt. Alvorlig økosystemomlægning fandt sted efter andre massedræbelser (se Great extinction 250 millioner år siden førte til en dramatisk komplikation af marine økosystemer, "Elements", 28. november 2006). Forfatterne bemærker, at situationen som følge af den sen-deviske udryddelse,Det minder om de tidlige stadier af økologisk arv, når krisen, lange, langlivede, langsomt yngle arter efter krisen erstattes af små, kortlivede og hurtige avl. Lad os håbe, at yderligere forskning vil give os mulighed for at sige noget mere konkret om årsagerne til slibning af hvirveldyrsfaren under den tidlige karbonfelt.

Kilde: Lauren Sallan, Andrew K. Galimberti. Reduktion af kropsstørrelse hos hvirveldyr som følge af end-Devonian massestudring // Videnskab. 2015. V. 350. P. 812-815.

På udviklingen af ​​kropsstørrelse se også:
1) Den maksimale størrelse af landpattedyr voksede eksponentielt, "Elements", 02.12.2010.
2) Sandsynligheden for udryddelse i det sentlige pleistocen af ​​forskellige pattedyrsarter afhænger af deres størrelse, "Elements", 12/7/2009.
3) Størrelsen af ​​levende væsener steg i spring, "Elements", 30. december 2008.
4) Hvorfor er der større arter af pattedyr end små, "Elements", 08.08.2008.
5) Et stort pattedyr kan blive truet med udryddelse på grund af akkumulering af skadelige mutationer, "Elements", 08.28.2007.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: