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Os padrões de extinção e origem mudam após extinções em massa
O novo estudo encontra evidências para o último em uma análise abrangente de fósseis marinhos da maior parte do último meio bilhão de anos.
Por Josie Garthwaite - 06/10/2021


Fóssil trilobita do período Ordoviciano, que durou cerca de 485 a 443 milhões de anos atrás. Uma nova análise de fósseis marinhos da maior parte do último meio bilhão de anos mostra que as regras usuais de evolução do tamanho do corpo mudam durante as extinções em massa e suas recuperações. Crédito: Smithsonian

Cientistas da Universidade de Stanford descobriram um padrão surpreendente de como a vida ressurge do cataclismo. Pesquisa publicada nesta quarta-feira, 6, na revista Proceedings of the Royal Society B mostra as regras usuais de mudança de evolução do tamanho do corpo não apenas durante a extinção em massa, mas também durante a recuperação subsequente.

Desde a década de 1980, os biólogos evolucionistas têm debatido se as extinções em massa e as recuperações que as seguem intensificam os critérios de seleção dos tempos normais - ou mudam fundamentalmente o conjunto de características que marcam grupos de espécies para destruição. O novo estudo encontra evidências para o último em uma análise abrangente de fósseis marinhos da maior parte do último meio bilhão de anos.

Se e como a dinâmica evolutiva muda na esteira da aniquilação global tem "profundas implicações não apenas para a compreensão das origens da biosfera moderna, mas também para prever as consequências da atual crise da biodiversidade", escrevem os autores.

"Em última análise, queremos ser capazes de olhar para o registro fóssil e usá-lo para prever o que vai se extinguir e, mais importante, o que volta", disse o autor principal Pedro Monarrez, pós-doutorado na Escola de Energia e Terra de Stanford. Ciências Ambientais (Stanford Earth). "Quando olhamos de perto para 485 milhões de anos de extinções e recuperações nos oceanos do mundo, parece haver um padrão no que volta com base no tamanho do corpo em alguns grupos."

Construir menor?

O estudo baseia-se em pesquisas recentes de Stanford que analisaram o tamanho do corpo e o risco de extinção entre animais marinhos em grupos conhecidos como gêneros, um nível taxonômico acima das espécies. Esse estudo descobriu que gêneros de corpos menores, em média, são tão ou mais propensos a se extinguir do que seus parentes maiores.

O novo estudo descobriu que esse padrão é verdadeiro em 10 classes de animais marinhos por longos períodos entre as extinções em massa. Mas as extinções em massa abalam as regras de maneiras imprevisíveis, com os riscos de extinção se tornando ainda maiores para gêneros menores em algumas classes, e gêneros maiores perdendo em outras.
 
Os resultados mostram que gêneros menores em uma classe conhecida como crinóides - às vezes chamados de lírios do mar ou dinheiro das fadas - eram substancialmente mais propensos a serem eliminados durante eventos de extinção em massa . Em contraste, nenhuma diferença de tamanho detectável entre vítimas e sobreviventes apareceu durante os intervalos de "fundo". Entre os trilobitas, um grupo diverso relacionado distantemente aos caranguejos-ferradura modernos, as chances de extinção diminuíram ligeiramente com o tamanho do corpo durante os intervalos de fundo - mas aumentaram cerca de oito vezes a cada duplicação do comprimento do corpo durante a extinção em massa.

Quando olharam além dos gêneros marinhos que morreram para considerar aqueles que foram os primeiros de sua espécie, os autores encontraram uma mudança ainda mais dramática nos padrões de tamanho do corpo antes e depois das extinções. Durante os tempos de fundo, os gêneros recém-evoluídos tendem a ser ligeiramente maiores do que aqueles que vieram antes. Durante a recuperação da extinção em massa, o padrão muda e se torna mais comum para os originadores na maioria das classes serem minúsculos em comparação com as espécies remanescentes que sobreviveram ao cataclismo.

Gêneros de gastrópodes, incluindo caramujos marinhos, estão entre algumas exceções ao padrão de reconstrução menor. Os gêneros de gastrópodes que se originaram durante os intervalos de recuperação tendem a ser maiores do que os sobreviventes da catástrofe anterior. Quase em toda a linha, os autores escrevem, "a seletividade no tamanho do corpo é mais pronunciada, independentemente da direção, durante eventos de extinção em massa e seus intervalos de recuperação do que durante os tempos de fundo."

Pense nisso como a versão da biosfera de escolher iniciantes e aquecedores de bancada com base na altura e no peso, mais do que na habilidade depois de perder uma grande partida. Pode muito bem haver uma lógica neste plano de jogo no arco da evolução. "Nosso próximo desafio é identificar as razões pelas quais tantos originadores após a extinção em massa são pequenos", disse o autor sênior Jonathan Payne, o professor Dorrell William Kirby da Stanford Earth.

Os cientistas ainda não sabem se essas razões podem estar relacionadas às condições ambientais globais, como baixos níveis de oxigênio ou aumento das temperaturas, ou a fatores relacionados às interações entre os organismos e seus arredores locais, como a escassez de alimentos ou de predadores. De acordo com Payne, "Identificar as causas desses padrões pode nos ajudar não apenas a entender como nosso mundo atual veio a existir, mas também a projetar a resposta evolutiva de longo prazo à atual crise de extinção."

Dados fósseis

Este é o último de uma série de artigos do grupo de pesquisa de Payne que aproveita análises estatísticas e simulações de computador para descobrir a dinâmica evolutiva em dados de tamanho corporal a partir de registros de fósseis marinhos. Em 2015, a equipe recrutou estagiários do ensino médio e alunos de graduação para ajudar a calcular o tamanho do corpo e o volume de milhares de gêneros marinhos a partir de fotografias e ilustrações. O conjunto de dados resultante incluía a maioria dos gêneros de animais invertebrados fósseis conhecidos pela ciência e era pelo menos 10 vezes maior do que qualquer compilação anterior de tamanhos de corpos de animais fósseis.

Desde então, o grupo expandiu o conjunto de dados e o pesquisou em busca de padrões. Entre outros resultados, eles descobriram que o tamanho do corpo maior se tornou um dos maiores determinantes do risco de extinção de animais marinhos pela primeira vez na história da vida na Terra.

Para o novo estudo, Monarrez, Payne e o coautor Noel Heim, da Tufts University, usaram dados do tamanho do corpo de registros fósseis marinhos para estimar a probabilidade de extinção e origem em função do tamanho do corpo durante a maior parte dos últimos 485 milhões de anos. Ao emparelhar seus dados de tamanho corporal com registros de ocorrência do banco de dados público de Paleobiologia , eles foram capazes de analisar 284.308 ocorrências de fósseis de animais marinhos pertencentes a 10.203 gêneros. "Este conjunto de dados nos permitiu documentar, em diferentes grupos de animais, como os padrões evolutivos mudam quando ocorre uma extinção em massa", disse Payne.

Recuperação futura

Outros paleontólogos observaram que animais de corpo menor se tornam mais comuns no registro fóssil após extinções em massa - muitas vezes chamando-o de "Efeito Lilliput", em homenagem ao reino das pessoas minúsculas no romance de Jonathan Swift, do século 18, As Viagens de Gulliver.

Os resultados do novo estudo sugerem que a fisiologia animal oferece uma explicação plausível para esse padrão. Os autores encontraram o padrão clássico de encolhimento na maioria das classes de animais marinhos com baixos níveis de atividade e metabolismo mais lento. As espécies nesses grupos que evoluíram pela primeira vez logo após uma extinção em massa tendem a ter corpos menores do que aqueles que se originaram durante os intervalos de fundo. Em contraste, quando novas espécies evoluíram em grupos de animais marinhos mais ativos com metabolismo mais rápido, elas tendiam a ter corpos maiores após a extinção e corpos menores durante os tempos normais.

Os resultados destacam a extinção em massa como um drama em dois atos. "A parte da extinção muda o mundo removendo não apenas muitos organismos ou espécies, mas também removendo-os em vários padrões seletivos. Então, a recuperação não é apenas igual para todos os que sobrevivem. Um novo conjunto de preconceitos entra em o padrão de recuperação ", disse Payne. "É apenas combinando esses dois que você pode realmente entender o mundo que temos cinco ou 10 milhões de anos após um evento de extinção."

 

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