Een massale uitsterving 252 miljoen jaar geleden was slechts één reden waarom de Trias-reptielen de overhand kregen
In de vertolking van deze kunstenaar jaagt een vleesetende erythrosuchid – een naaste verwant van krokodillen en dinosaurussen – ongeveer 240 miljoen jaar geleden op kleine glijdende reptielen, tijdens een van de warmste periodes in de geschiedenis van de aarde.
Er gaat niets boven een grote massale uitsterving om ecologische niches te openen en de concurrentie uit te schakelen, waardoor de evolutie voor sommige gelukkige overlevenden wordt versneld. Of is er? Een nieuwe studie suggereert dat de snelheid van klimaatverandering een even grote rol kan spelen bij het versnellen van de evolutie.
De studie richt zich op de evolutie van reptielen gedurende 57 miljoen jaar – voor, tijdens en na de massale uitsterving aan het einde van de Perm-periode (SN: 12/6/18). Die uitsterving, veroorzaakt door kooldioxide dat ongeveer 252 miljoen jaar geleden in de atmosfeer en oceanen werd gepompt door verhoogde vulkanische activiteit, schakelde maar liefst 86 procent van de aardse soorten uit. Toch herstelden reptielen zich relatief goed van de chaos. Hun exploderende diversiteit aan soorten rond die tijd wordt algemeen beschouwd als gevolg van hun glibberen in nieuw beschikbare niches.
Maar snelle klimaatschommelingen vonden al veel eerder plaats in het Perm, en dat gold ook voor de toename van reptielendiversificatie, zeggen onderzoekers. Het analyseren van fossielen van 125 reptielensoorten laat zien dat de evolutionaire diversiteit in reptielen enorm is waren nauw gecorreleerd met relatief snelle schommelingen in het klimaat gedurende het Perm en miljoenen jaren in de volgende geologische periode, het Trias, rapporteren onderzoekers op 19 augustus in Wetenschappelijke vooruitgang.
Het begrip van wetenschappers over evolutie wordt groter naarmate ze meer afgestemd raken op het verband tussen evolutie en veranderingen in het milieu, zegt Jessica Whiteside, een geoloog aan de Universiteit van Southampton in Engeland die werkt aan massale uitstervingen, maar niet betrokken was bij het nieuwe werk. “Deze studie zal ongetwijfeld een belangrijk onderdeel van dat gesprek worden.”
Om de evolutie van reptielen te onderzoeken, hebben evolutionair paleobioloog Tiago Simões van Harvard University en collega’s nauwkeurig reptielenfossielen gemeten en gescand, variërend van 294 miljoen tot 237 miljoen jaar oud. In totaal onderzochten de onderzoekers 1.000 exemplaren bij 50 onderzoeksinstellingen in 20 landen. Voor klimaatgegevens gebruikte het team een bestaande grote database van zee-oppervlaktetemperaturen gebaseerd op zuurstofisotoopgegevens, die 450 miljoen jaar teruggaan, gepubliceerd in 2021.
Door de veranderingen in lichaams- en hoofdgrootte en vorm bij zoveel soorten nauwlettend te volgen, in combinatie met die klimaatgegevens, ontdekten de onderzoekers dat hoe sneller de klimaatverandering, hoe sneller reptielen evolueerden. De snelste reptielendiversificatie vond niet plaats aan het einde van het Perm, ontdekte het team, maar enkele miljoenen jaren later in het Trias, toen de klimaatverandering het snelst was en de wereldwijde temperaturen verdovend heet waren. De oppervlaktetemperaturen van de oceaan stegen gedurende deze tijd tot 40 ° Celsius, of 104⁰ Fahrenheit – ongeveer de temperatuur van een bubbelbad, zegt Simões.
Een paar soorten evolueerden minder snel dan hun verwanten, zegt Simões. Het verschil? Maat. Reptielen met kleinere lichaamsafmetingen zijn bijvoorbeeld al aangepast om in snel opwarmende klimaten te leven, zegt hij. Vanwege hun grotere verhouding tussen oppervlakte en lichaam, “kunnen reptielen met een klein lichaam beter warmte uitwisselen met hun omgeving”, dus blijven relatief koeler dan grotere dieren.
“De kleinere reptielen werden in feite gedwongen door natuurlijke selectie om hetzelfde te blijven, terwijl in diezelfde periode de grote reptielen door natuurlijke selectie te horen kregen: ‘Je moet meteen veranderen, anders ga je uitsterven’. ‘, zegt Simões.
Dit fenomeen, het Lilliput-effect genoemd, is geen nieuw voorstel, zegt Simões, eraan toevoegend dat het goed ingeburgerd is in mariene organismen. “Maar het is de eerste keer dat het is gekwantificeerd bij gewervelde dieren met ledematen in deze kritieke periode in de geschiedenis van de aarde.”
Het gedetailleerde werk van Simões en collega’s heeft de complexe evolutionaire boom voor reptielen en hun voorouders verfijnd. Maar voor nu is het onduidelijk wat lang geleden een grotere rol speelde in de evolutie van reptielen – al die open ecologische niches na het massale uitsterven aan het einde van het Perm, of de dramatische klimaatschommelingen buiten het uitsterven.
“We kunnen niet zeggen welke belangrijker was”, zegt Simões. “Zonder een van beide zou het verloop van de evolutie in het Trias en de opkomst van reptielen tot wereldwijde dominantie in terrestrische ecosystemen heel anders zijn geweest.”
