Globální oteplování zplodilo věk plazů

Globální oteplování zplodilo věk plazů

obrázek: Umělecká rekonstrukce adaptivní radiace plazů v pozemském ekosystému během nejteplejšího období v historii Země. Obrázek zachycuje masivního, velkohlavého, masožravého erytrosuchida (blízko příbuzný krokodýlům a dinosaurům) a malého plaza, který se klouže asi před 240 miliony let. Erythrosuchid pronásleduje plachtícího plaza a pohání se pomocí zkamenělé lebky vyhynulého Dimetrodona (raného předchůdce savců) v horkém a suchém údolí řeky.
Pohled více

Kredit: Obrázek vytvořil Henry Sharpe

Studium masových vymírání způsobených změnou klimatu v hluboké geologické minulosti umožňuje výzkumníkům prozkoumat dopad environmentálních krizí na evoluci organismů. Jedním z hlavních příkladů je permsko-triasová klimatická krize, série klimatických změn způsobených globálním oteplováním, ke kterým došlo mezi středním permem (před 265 miliony let) a středním triasem (před 230 miliony let). Tyto klimatické posuny způsobily dvě největší masová vymírání v historii života na konci permu, první při 261 myo a druhé při 252 myo, při druhém bylo odstraněno 86 % všech živočišných druhů na celém světě.

Vymírání na konci permu jsou důležité nejen kvůli svému rozsahu, ale také proto, že znamenají nástup nové éry v historii planety, kdy se plazi stali dominantní skupinou obratlovců žijících na souši. Během permu ovládali faunu obratlovců na souši synapsidi, předkové savců. Po vyhynutí Permu, v období triasu (před 252-200 miliony let), se plazi vyvíjeli rychlým tempem, což způsobilo explozi rozmanitosti plazů. Tato expanze byla klíčová pro výstavbu moderních ekosystémů a mnoha zaniklých ekosystémů. Většina paleontologů věřila, že tyto rychlé rychlosti evoluce a diverzifikace jsou způsobeny vyhynutím konkurentů, což umožňuje plazům převzít nová stanoviště a zdroje potravy, kterým před jejich vyhynutím dominovalo několik synapsid.

Nicméně v nové studii v Vědecké pokroky Výzkumníci z Ústavu organické a evoluční biologie a Muzea srovnávací zoologie na Harvardské univerzitě a spolupracovníci odhalují, že rychlý vývoj a radiace plazů začala mnohem dříve, před koncem permu, v souvislosti s neustále se zvyšujícími globálními teplotami po dlouhou dobu. série klimatických změn, které v geologickém záznamu trvaly téměř 60 milionů let.

„Zjistili jsme, že tato období rychlého vývoje plazů úzce souvisela se zvyšujícími se teplotami. Některé skupiny se měnily opravdu rychle a některé méně rychle, ale téměř všichni plazi se vyvíjeli mnohem rychleji, než kdy předtím,“ řekl vedoucí autor, postdoktorand Tiago R Simões.

Předchozí studie o dopadech těchto změn často opomíjely suchozemské obratlovce kvůli omezené dostupnosti údajů a zaměřovaly se především na reakci mořských živočichů.

V této studii Simões a hlavní autor profesorka Stephanie E. Pierce (oba z Harvardu) spolupracovali se spolupracovníky profesorem Michaelem Caldwellem (University of Alberta, Kanada) a Dr. Christian Kammerer (Muzeum přírodních věd v Severní Karolíně), aby prozkoumal rané amnioty, které představují předchůdce všech moderních savců, plazů, ptáků a jejich nejbližších vyhynulých příbuzných, v počáteční fázi jejich evoluce. V tomto okamžiku se první skupiny předků plazů a savců od sebe oddělovaly a vyvíjely se svými vlastními oddělenými evolučními cestami.

„Plazi představují ideální a vzácný pozemský systém pro studium této otázky, protože mají relativně dobrý fosilní záznam a přežili řadu klimatických krizí včetně těch, které vedly k největšímu vymírání v historii složitého života, k masovému vymírání v permu a triasu. “ řekl Simões.

Plazi byli během permu ve srovnání se savčími předky poměrně vzácní. Věci však nabraly velký posun během triasu, kdy plazi prodělali masivní explozi v počtu druhů a morfologické rozmanitosti. To vedlo ke vzniku většiny hlavních žijících skupin plazů (krokodýli, ještěrky, želvy) a několika skupin, které jsou nyní zcela vyhynulé.

Výzkumníci vytvořili soubor dat založený na rozsáhlém sběru dat z první ruky o více než 1 000 fosilních exemplářích od 125 druhů plazů, synapsidů a jejich nejbližších příbuzných během přibližně 140 milionů let před a po vyhynutí permského triasu. Poté analyzovali data, aby zjistili, kdy tyto druhy poprvé vznikly a jak rychle se vyvíjely, pomocí nejmodernějších analytických technik, jako je Bayesovská evoluční analýza, která se také používá k pochopení evoluce virů, jako je SARS-COVID 19. Výzkumníci poté zkombinovali nový soubor dat s údaji o globální teplotě v geologickém záznamu za několik milionů let, aby poskytli široký přehled o hlavních adaptivních reakcích zvířat na klimatické posuny.

„Naše výsledky ukazují, že období rychlých klimatických změn a globálního oteplování jsou spojena s výjimečně vysokou mírou anatomických změn u většiny skupin plazů, jak se přizpůsobili novým podmínkám prostředí,“ řekl Pierce, „a tento proces začal dlouho před permským triasem. vyhynutí nejméně před 270 miliony let, což naznačuje, že diverzifikace plánů těl plazů nebyla spuštěna událostí vymírání PT, jak se dříve myslelo, ale ve skutečnosti začala desítky milionů let před tím.

„Jedna linie plazů, lepidosauři, ze kterých vzešli první ještěři a tuatary, se otočila opačným směrem než většina skupin plazů a prošla fází velmi pomalého tempa změn jejich celkové anatomie,“ řekl Simões, „v podstatě jejich tělesné plány byly omezeny přírodním výběrem, místo toho, aby se staly darebáckými a radikálně se změnily jako většina ostatních plazů té doby.“ Výzkumníci naznačují, že je to způsobeno předpřizpůsobením velikosti jejich těla, aby se lépe vyrovnali s vysokými teplotami.

„Fyziologie organismů skutečně závisí na velikosti jejich těla,“ řekl Simões, „plazi s malým tělem si mohou lépe vyměňovat teplo s okolním prostředím. První ještěrky a tuatary byly mnohem menší než jiné skupiny plazů, nelišily se tak od svých moderních příbuzných, a tak byly lépe přizpůsobeny k tomu, aby se vyrovnaly s drastickými změnami teplot. Mnohem větší předkové krokodýlů, želv a dinosaurů nemohli ztrácet teplo tak snadno a museli rychle měnit svá těla, aby se přizpůsobili novým podmínkám prostředí.”

Simões, Pierce a spolupracovníci také zmapovali, jak se během tohoto časového období měnila velikost těla napříč zeměpisnými oblastmi. Zjistili, že klimatické tlaky na velikost těla byly tak vysoké, že plazi měli maximální velikost těla pro přežití v tropických oblastech během smrtelně horkých období této doby.

„Velcí plazi se v zásadě vydali dvěma způsoby, jak se s těmito změnami klimatu vypořádat,“ řekl Pierce, „buď migrovali blíže k mírným oblastem, nebo napadli vodní svět, kde se nemuseli obávat přehřátí, protože voda může absorbovat teplo a udržovat má mnohem lepší teplotu než vzduch.”

„Tato silná souvislost mezi rostoucími teplotami v geologické minulosti a biologickou reakcí dramaticky odlišných skupin plazů naznačuje, že změna klimatu byla klíčovým faktorem při vysvětlení původu a exploze nových plánů těla plazů během posledního permu a triasu,“ řekl Simões. .

Vědci by rádi poděkovali Muzeu komparativní zoologie (MCZ), Harvardské univerzitě, pracovníkům paleontologie obratlovců a kurátorům ve více než 50 sbírkách přírodní historie po celém světě za pomoc s přístupem ke vzorkům. Financování poskytli: Alexander Agassiz Postdoctoral Fellowship, MCZ; postdoktorské stipendium National Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC); Grant KA 4133/1-1 od Deutsche Forschungsgemeinschaft; Grant NSERC Discovery Grant č. 23458 a grant NSERC Accelerator Grant; Přírodovědecká fakulta, Chairs Research Allowance, University of Alberta; Lemann Brazil Research Fund; Finanční prostředky zpřístupněné prostřednictvím Harvardské univerzity.

####


Vyloučení odpovědnosti: AAAS a EurekAlert! nejsou zodpovědní za přesnost zpráv zveřejněných na EurekAlert! přispívajícími institucemi nebo za použití jakýchkoli informací prostřednictvím systému EurekAlert.

Leave a Reply

Your email address will not be published.